En kunstners skildring av nøytronstjerner som forbereder seg på å kollidere.
(Bilde: © NASA / Goddard Space Flight Center)
Astronomer er på jakt etter restene av nøytronstjernekollisjon som ga jorden sine edle metaller.
Når neutronstjerner smelte sammen, spionerer de et vell av kortvarige elementer i omgivelsene, og disse materialene blir en del av senere dannede solsystemer. Nå prøver forskere å lukke seg inn på fusjon som frøset vårt solsystem ved å spore elementene produsert av det originale råtnende materialet. Fra det arbeidet mener de at den ansvarlige fusjonen skjedde 100 millioner år før og 1000 lysår borte fra solsystemets fødsel.
"Det var nært," sa prosjektlederen, Szabolcs Marka, som er fysiker ved Columbia University, til Space.com. "Hvis du ser opp på himmelen og ser en nøytronstjernesammenslåing 1000 lysår unna, ville det overskredet hele nattehimmelen."
Marka og kollegaen Imre Bartos, en astrofysiker ved University of Florida, brukte meteoritter fra solnedgangens morgen da de kunne oppspore kollisjonen. De analyserte isotopen - smaker av elementer med forskjellige antall nøytroner i atomene sine - i disse bergartene.
Først beregnet de mengden radioaktive isotoper i det tidlige solsystemet; så sammenlignet forskerne sine målinger med mengden isotoper produsert av nøytron-stjerne fusjoner. Marka presenterte resultatene av forskningen sin i januar om vinteren møte i American Astronomical Society i Honolulu.
"Vår" nøytronstjernersfusjon
Universets tunge elementer, som gull, platina og plutonium, dannes når nøytroner bombarderer eksisterende atomer. Under slike kollisjoner, a nøytralt nøytron kan avgi et negativt ladet elektron, bli et positivt ladet proton og endre atomets identitet.
Denne prosessen, kjent som rask fanging av nøytroner, skjer bare under de kraftigste eksplosjonene, for eksempel supernovaer og nøytronstjernefusjoner. Men forskere fortsetter å diskutere hvilke av disse ekstreme hendelsene som er ansvarlig for hoveddelen av tunge elementer i universet.
Så Marka og Bartos henvendte seg til eldgamle meteoritter i et forsøk på å forstå hvilken type hendelse som måtte ha seedet det tidlige solsystemet. Innelåst i disse bergartene fra det unge solsystemet er materiale som spydde fra en eksplosjon, og selv om de første elementene var radioaktive og raskt forfalt, etterlot de seg signaturer om deres tidligere tilstedeværelse.
Og som Laserinterferometer gravitasjonsbølgebe observatorium (LIGO) begynner å identifisere potensielle nøytronstjernefusjonerforskere bruker observasjonene sine for å identifisere de mest sannsynlige bidragsyterne til materiale dannet i en nærliggende fusjon, det Marka kalte "heksens brygge av galaksen," det sakte råtnende materialet som tok veien til solsystemet.
Tidligere studier estimerte at en supernova forekommer i Melkeveien en gang hvert 50. år. LIGOs nye observasjoner antyder at fusjon mellom nøytronstjerner forekommer mye sjeldnere, omtrent hvert 100.000 år. Mengden tunge elementer i solsystemet antydet at de kom fra a nærliggende nøytron-stjerners fusjon, ettersom supernova-opprinnelse ville gitt mer materiale.
Derfra stolte paret på de individuelle isotoper for å avgjøre hvor og når solsystemets lokale nøytronstjernefusjoner hadde skjedd.
"Hver isotop er et stoppeklokke som starter ved eksplosjonen," sa Marka. Ved å studere hvor mye av hver isotop som var igjen da materialet ble tatt til fange, klarte han å fastslå alderen på kollisjonen som dusjet solsystemet. "Det er bare ett tidspunkt når de alle er enige," sa han. Dette punktet skjedde omtrent 100 millioner år før solsystem dannet, et øyeblikk i astronomiske tidsskalaer. Teamet beregnet også hvor langt unna stjernene kolliderte, en avstand på 1000 lysår, basert på hvor mye materiale som havnet i solsystemet.
Det teamet ikke kunne finne ut var i hvilken retning disse tunge elementene kom inn i nabolaget som skulle bli solsystemet vårt, en oppdagelse som teoretisk kunne tillate forskere å kartlegge restene av kollisjonen. Problemet er at solen ikke har sittet stille i de 4,5 milliarder årene siden den dannet seg; i stedet har det reist rundt galaksen.
Underveis har den etterlatt stjernene som dannet seg nær den i samme klynge, stjerner som astronomer lenge har jaktet forgjeves. Marka håper at astronomene en dag vil finne de søsterstjernene og restene av nøytronstjernefusjonen som dannet solsystemet.
I følge Marka rammet det nye funnet i nærheten av hjemmet. "Folk gråt faktisk," sa han og refererte til medlemmene i teamet hans.
Han sa at han tror at sterk emosjonell reaksjon oppsto fordi denne nøytronstjernefusjonen ikke bare var en hendelse som skjedde ute i verdensrommet. Det var en som bidro til hver enkelt av oss, personlig.
"Dette er ikke esoterisk, det er vårt," sa Marka. "Ikke vår i galaksen, men vår i solsystemet."
- Neutronstjernekollisjon avslører opprinnelsen til gull, sier astronomene
- Svelget et svart hull en nøytronstjerne for 900 millioner år siden?
- Første deteksjon av gravitasjonsbølger fra nøytronstjernekrasj markerer ny astronomitid
