Στις 3 Ιουνίου, 3, 9 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, δυο απίστευτα πυκνά αστέρια νετρονίων - σώματα που είναι περίπου 1, 5 φορές η μάζα του ήλιου αλλά μόνο το μέγεθος απλών πόλεων - συγκρούστηκαν. Οι επιστήμονες που μελετούν το γεγονός λένε ότι λύει ένα διαρκές μυστήριο σχετικά με το σχηματισμό στοιχείων στο σύμπαν μας.
"Είναι μια πολύ γρήγορη, καταστροφική, εξαιρετικά ενεργητική έκρηξη", λέει ο Edo Berger, ένας αστρονόμος στο Κέντρο Χάρβαρντ-Σμινσόνιαν για την Αστροφυσική. Η μαζική σύγκρουση απελευθέρωσε ένα ισχυρό ακτινοβολία ακτίνων γάμμα σε όλο το σύμπαν. Το φλας, το οποίο διήρκεσε μόνο τα δύο δέκατα του δευτερολέπτου, παραλήφθηκε από το δορυφορικό δορυφόρο Swift της NASA και έστειλε αστρονόμους που προσπαθούν να συλλέξουν δεδομένα.
Τις επόμενες μέρες, τα τηλεσκόπια στη Χιλή και το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble στράφηκαν προς αυτή την περιοχή του χώρου. Σήμερα, ο Berger και οι συνάδελφοί του ανακοίνωσαν σε συνέντευξη Τύπου στο Cambridge της Μασαχουσέτης ότι η ανάλυσή τους αποκαλύπτει ότι οι συγκρούσεις με αστέρες νετρονίων είναι υπεύθυνες για το σχηματισμό σχεδόν όλων των βαριών στοιχείων του σύμπαντος - ενός καταλόγου που περιλαμβάνει χρυσό, υδράργυρο, μόλυβδο, πλατίνα και περισσότερο.
"Αυτή η ερώτηση για το πού προέρχονται στοιχεία όπως ο χρυσός είναι εδώ και πολύ καιρό", λέει ο Berger. Αν και πολλοί επιστήμονες υποστήριξαν εδώ και καιρό ότι οι εκρήξεις των σουπερνόβα ήταν η πηγή, λέει ότι η ομάδα του - η οποία περιλαμβάνει τον Wen-fai Fong και τον Ryan Chornock του τμήματος αστρονομίας του Χάρβαρντ - έχει αποδείξεις ότι τα σουπερνόβα δεν είναι απαραίτητα. Αυτές οι συγκρούσεις με αστέρι νετρονίων παράγουν όλα τα στοιχεία βαρύτερα από το σίδηρο, λέει, "και το κάνουν αρκετά αποτελεσματικά ώστε να μπορούν να λογοδοτήσουν για όλο το χρυσό που παράγεται στο σύμπαν".
Τέτοιες συγκρούσεις συμβαίνουν όταν και τα δύο αστέρια σε ένα δυαδικό σύστημα εκραγούν ξεχωριστά ως σουπερνόβα και στη συνέχεια καταρρέουν μέσα τους, αφήνοντας πίσω τους ένα ζευγάρι στενά δεσμευμένα αστέρια νετρονίων. Καθώς κυκλώνονται ο ένας στον άλλο, τα αστέρια βαθμιαία τραβιούνται μαζί από τις βαρυτικές δυνάμεις, μέχρι να συγκρουστούν.
"Είναι εξαιρετικά πυκνά - ουσιαστικά σφαίρες που πετούν ο ένας στον άλλο σε περίπου δέκα τοις εκατό την ταχύτητα του φωτός", λέει ο Berger. Η προκύπτουσα σύγκρουση συγκεντρώνει τόσο πολλή μάζα σε μια θέση που καταρρέει από μόνη της, προκαλώντας το σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας. Μια μικρή ποσότητα ύλης, όμως, ρίχνεται προς τα έξω και τελικά ενσωματώνεται στην επόμενη γενεά αστρών και πλανητών αλλού στον περιβάλλοντα γαλαξία. Η στενή παρατήρηση αυτής της τελευταίας σύγκρουσης με αστέρι νετρονίων αποκάλυψε το περιεχόμενο αυτής της εκτοξευόμενης ύλης.
Καθώς η μαύρη τρύπα σχηματίζεται, λέει ο Μπέργκερ, απελευθέρωσε έκρηξη ακτίνων γάμμα κωδικοποιημένο ως GRB (έκρηξη ακτίνων γάμμα) 130603Β. Μέσα σε λίγα λεπτά, τα όργανα στη Χιλή αναζητούσαν περαιτέρω στοιχεία για τη σύγκρουση και βρήκαν μια σύντομη "μεταγενέστερη" ορατή ακτινοβολία, που δημιουργήθηκε από τα σωματίδια που απορρίφθηκαν από την έκρηξη που έπεσε στο περιβάλλον. Αυτό έδωσε στους αστρονόμους την ακριβή θέση και την απόσταση της εκδήλωσης και το γεγονός ότι η σύγκρουση συνέβη σχετικά στενά - τουλάχιστον σε αστρονομικούς όρους - αύξησε τις ελπίδες ότι θα υπήρχε η πιθανότητα να συλλεχθούν νέα είδη δεδομένων που δεν ήταν διαθέσιμα στο παρελθόν.
Στις 12 Ιουνίου, το τηλεσκόπιο Hubble, εκπαιδευμένο σε αυτή τη θέση, ανίχνευσε μια ξεχωριστή εκπομπή υπέρυθρου φωτός, σήμα ξεχωριστό από την πρώτη έκρηξη. Η υπέρυθρη υπογραφή, λέει ο Berger, προέκυψε από τη ραδιενεργή διάσπαση εξωτικών βαριών στοιχείων (όπως το ουράνιο και το πλουτώνιο) που σχηματίστηκαν κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης και εξωθήθηκαν προς τα έξω. Λόγω του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται βαριά στοιχεία, πρέπει να έχει σχηματιστεί και ο χρυσός. "Η συνολική ποσότητα αυτών των βαριών στοιχείων που παράγονται ήταν περίπου το ένα τοις εκατό η μάζα του ήλιου", σημειώνει. "Ο χρυσός, σε αυτή τη διανομή, είναι περίπου 10 μέρη ανά εκατομμύριο - έτσι ώστε να βγαίνει περίπου δέκα φορές τη μάζα του φεγγαριού μόνο σε χρυσό."
Επειδή η ομάδα ξέρει πόσο συχνά συμβαίνουν αυτές οι συγκρούσεις και τώρα μπορεί να συνειδητοποιήσει πόσο υλικό παράγεται με κάθε συμβάν, μπορούν να συγκρίνουν τη συνολική ποσότητα βαρέων στοιχείων που παράγονται από συγκρούσεις με αστέρες νετρονίων με το γνωστό ποσό στο σύμπαν. Το συμπέρασμα της ομάδας, το οποίο δημοσιεύθηκε επίσης σήμερα στο The Astrophysical Journal Letters, είναι ότι αυτά τα γεγονότα αποτελούν επαρκή εξήγηση για όλα τα βαριά στοιχεία μας, συμπεριλαμβανομένου του χρυσού. Αφού δημιουργείται σε αυτές τις συγκρούσεις και εκτοξεύεται προς τα έξω, τα βαριά στοιχεία τελικά ενσωματώνονται στο σχηματισμό μελλοντικών αστεριών και πλανητών. Αυτό σημαίνει ότι όλο το χρυσό στη γη, ακόμα και το χρυσό στο δαχτυλίδι του γάμου σας, πιθανότατα προέρχεται από τη σύγκρουση δύο μακρινών αστεριών.
Το νέο εύρημα επιλύει επίσης μια σχετική ερώτηση: Είτε αυτό το συγκεκριμένο είδος ακτινοβολίας ακτίνων γάμμα-που ονομάζεται έκρηξη "σύντομης διάρκειας" - μπορεί να συνδεθεί οριστικά με τις συγκρούσεις δύο αστερωνίων νετρονίων. "Συλλέξαμε αρκετά περιστασιακά στοιχεία που υποδηλώνουν ότι προέρχονται από τη σύγκρουση δύο άστρων νετρονίων, αλλά πραγματικά δεν είχαμε μια σαφή υπογραφή" πυροβόλων όπλων ", λέει ο Berger. "Αυτό το γεγονός παρέχει, για πρώτη φορά, ότι« όπλο καπνίσματος »."
Τα επόμενα χρόνια, η ομάδα Harvard-Smithsonian και άλλοι θα συνεχίσουν να αναζητούν συγκρούσεις με αστέρες νετρονίων, ώστε να συλλέγονται και να αναλύονται περαιτέρω δεδομένα. Ήδη, όμως, ένα τέτοιο σπάνιο γεγονός (στον Γαλαξία, που συμβαίνει μόλις κάθε 100.000 χρόνια) συμβαίνει σε απόσταση αρκετά κοντινή ώστε αυτά τα είδη παρατηρήσεων να είναι αρκετά τυχαία. "Έχω περάσει την τελευταία δεκαετία της ζωής μου προσπαθώντας να αντιμετωπίσω το ζήτημα των εκρήξεων ακτίνων γάμμα, συλλέγοντας επιμελώς στοιχεία και περιμένοντας ένα μεγάλο γεγονός", λέει ο Berger. "Είναι τόσο ικανοποιητικό να λάβουμε τελικά αυτά τα στοιχεία που μπορούν να μας πουν τι συμβαίνει με πιο οριστικό τρόπο".
