Umjetnički prikaz neutronskih zvijezda koje se pripremaju za sudar.
(Slika: © NASA / Goddard Centar za svemirske letove)
Astronomi su u lovu na ostatke otoka sudar neutronske zvijezde koji su Zemlji davali dragocjene metale.
Kad neutronske zvijezde spajanjem, oni uvlače u svoje okruženje bogatstvo kratkotrajnih elemenata, a ti materijali postaju dio solarnih sustava koji kasnije formiraju. Sada se znanstvenici pokušavaju zatvoriti spajanje koje je zasijalo naš sunčev sustav traženjem elemenata dobivenih izvornim materijalima koji propadaju. Od tog rada vjeruju da se odgovorno spajanje dogodilo 100 milijuna godina prije i 1.000 svjetlosnih godina od rođenja našeg Sunčevog sustava.
"Bilo je blizu", rekao je za Space.com vodeći znanstvenik Szabolcs Marka, fizičar na Sveučilištu Columbia. "Ako pogledate prema nebu i vidite spajanje neutronskih zvijezda udaljenih 1000 svjetlosnih godina, to bi zasjenilo cijelo noćno nebo."
Marka i njegov kolega Imre Bartos, astrofizičar sa Sveučilišta na Floridi, koristili su meteorite iz zore Sunčevog sustava da bi utvrdili sudar. Analizirali su izotope - arome elemenata s različitim brojem neutrona u njihovim atomima - u tim stijenama.
Prvo, izračunali su količinu radioaktivnih izotopa u ranom Sunčevom sustavu; tada su istraživači usporedili njihova mjerenja s količinom izotopa koje proizvodi neutronska zvjezdica spajanja. Marka je rezultate svog istraživanja predstavila u siječnju zimi sastanak Američkog astronomskog društva u Honolulu.
"Naše" spajanje neutronskih zvijezda
Teški elementi svemira, poput zlata, platine i plutonija, formiraju se kada neutroni bombardiraju postojeće atome. Tijekom takvih sudara, a neutralni neutron može emitirati negativno nabijeni elektron, postajući pozitivno nabijeni protoni i mijenja identitet atoma.
Ovaj proces, poznat kao brzo hvatanje neutrona, događa se samo tijekom najmoćnijih eksplozija, poput spajanja supernova i neutronskih zvijezda. Ali znanstvenici i dalje raspravljaju koji je od tih ekstremnih događaja odgovoran za većinu teških elemenata u svemiru.
Tako su se Marka i Bartos okrenuli drevnim meteoritima u pokušaju da shvate koju vrstu događaja može imati zasijao je rani sunčev sustav, Unutar tih stijena iz mladog Sunčevog sustava zaključan je materijal koji je nastao eksplozijom, i iako su ti početni elementi bili radioaktivni i brzo propadali, ostavili su za sobom potpise svoje prethodne prisutnosti.
I kao Laser Interferometar Gravitacijsko-valna opservatorija (LIGO) počinje prepoznati potencijalna spajanja neutronskih zvijezda, znanstvenici primjenjuju svoja zapažanja kako bi pomogli identificirati najvjerojatnije pridonositelje materijala formiranog u obližnjem spajanju, što je Marka nazvala "galami vještica galaksije", materijom koja polako propada i kojom se probijao prema Sunčevom sustavu.
Prethodne studije su procijenile da se supernova pojavljuje na Mliječnom putu jednom svakih 50 godina. Nova promatranja LIGO-a sugeriraju da se spajanja neutronskih zvijezda događaju puno rjeđe, otprilike jednom svakih 100.000 godina. Količina teških elemenata u Sunčevom sustavu sugerirala je da potječu iz spajanje u blizini neutronske zvijezde u blizini, jer bi podrijetlo supernove moglo dati više materijala.
Odatle se par oslanjao na pojedinačne izotope kako bi utvrdio gdje je i kada došlo do spajanja lokalnih neutronskih zvijezda Sunčevog sustava.
"Svaki izotop je štoperica koja započinje eksplozijom", rekla je Marka. Proučavajući koliki je preostali izotop ostao pri zarobljavanju materijala, uspio je utvrditi dob sudara koji je obasipao Sunčev sustav. "Postoji samo jedan trenutak u kojem se svi slažu", rekao je. Ta se točka dogodila otprilike 100 milijuna godina prije formiran sunčev sustav, treptaj oka u astronomskim vremenskim razmjerima. Tim je također izračunao koliko su se zvijezde sudarale, udaljenost od 1000 svjetlosnih godina, na osnovu koliko materijala je završilo u Sunčevom sustavu.
Ono što tim nije mogao razabrati je smjer u kojem su ovi teški elementi ulazili u susjedstvo koji će postati naš sunčev sustav, otkriće koje bi teoretski moglo omogućiti znanstvenicima da preciziraju ostatke sudara. Problem je što sunce još ne sjedi mirno 4,5 milijardi godina od kako se formira; umjesto toga, putuje oko galaksije.
Uz put je u istom grozdu ostavila zvijezde koje su se formirale u blizini, zvijezde koje astronomi odavno love uzalud. Marka se nada da će jednog dana astronomi pronaći one sestrinske zvijezde i ostatke spajanja neutronskih zvijezda koji su tvorili Sunčev sustav.
Prema Marku, novo otkriće pogodilo je blizu kuće. "Ljudi su zapravo plakali", rekao je, pozivajući se na članove svog tima.
Rekao je da misli da je došlo do snažne emocionalne reakcije jer spajanje neutronskih zvijezda nije samo događaj koji se dogodio u svemiru. To je doprinijelo svakome od nas, osobno.
"Ovo nije ezoterično, naše je", rekla je Marka. "Ne naša u galaksiji, nego naša u Sunčevom sustavu."
- Sudar neutralne zvijezde otkriva porijeklo zlata, kažu astronomi
- Je li crna rupa progutala neutronsku zvijezdu prije 900 milijuna godina?
- Prvo otkrivanje gravitacijskih valova od pada neutronskih zvijezda označava novo razdoblje astronomije
