Pe 3 iunie, la 3, 9 miliarde de ani-lumină, două stele neutron incredibil de dense - corpuri care sunt de aproximativ 1, 5 ori mai mari decât soarele, dar doar de mărimea unor simple orașe - s-au ciocnit. Oamenii de știință care studiază evenimentul spun că rezolvă un mister de durată cu privire la formarea elementelor din universul nostru.
"Este un tip de explozie foarte rapid, catastrofal, extrem de energic", spune Edo Berger, astronom la Centrul de Astrofizică Harvard-Smithsonian. Coliziunea masivă a eliberat un jet puternic de raze gamma în univers. Blițul, care a durat doar două zecimi de secundă, a fost preluat de satelitul Swift al NASA și a trimis astronomi scormonind pentru a colecta date.
În următoarele zile, telescoapele din Chile și Telescopul spațial Hubble și-au îndreptat atenția către acea regiune a spațiului. Astăzi, Berger și colegii au anunțat la o conferință de presă la Cambridge, Massachusetts, că analiza lor relevă că coliziunile cu stele neutronice sunt responsabile de formarea practic a tuturor elementelor grele din univers - o listă care include aur, mercur, plumb, platină și Mai Mult.
„Această întrebare de unde provin elemente precum aurul a fost de mult timp”, spune Berger. Deși mulți oameni de știință au argumentat de multă vreme că exploziile de supernova au fost sursa, el spune că echipa sa - care include Wen-fai Fong și Ryan Chornock din departamentul de astronomie Harvard - au dovezi că supernovele nu sunt necesare. Aceste coliziuni cu stele neutronice produc toate elementele mai grele decât fierul, spune el, „și o fac suficient de eficient încât să poată da seama de tot aurul produs în univers.”
Astfel de coliziuni apar atunci când ambele stele dintr-un sistem binar explodează separat ca supernove, și apoi se prăbușesc în ele, lăsând în urmă o pereche de stele de neutroni strâns legate. Pe măsură ce se înconjoară, stelele sunt trase treptat împreună de forțele gravitaționale, până când se ciocnesc.
"Sunt extrem de densi - în esență gloanțele care zboară între ele cu aproximativ zece la sută viteza luminii", spune Berger. Coliziunea rezultată reunește atât de multă masă într-o singură locație încât se prăbușește pe sine, declanșând formarea unei găuri negre. Cu toate acestea, o cantitate mică de materie este aruncată spre exterior și este în cele din urmă încorporată în următoarea generație de stele și planete din altă parte a galaxiei înconjurătoare. Observația atentă a acestei ultime coliziuni de stele neutronice a dezvăluit conținutul acestei materii ejectate.
După cum s-a format gaura neagră, Berger, a lansat o explozie de raze gamma codată ca GRB (rafală cu raze gamma) 130603B. În câteva minute, instrumentele din Chile au căutat mai multe dovezi ale coliziunii și au găsit un scurt „răsturnare” de lumină vizibilă, generată de particulele aruncate din explozia care s-a izbit în mediul înconjurător. Aceasta le-a oferit astronomilor locația și distanța exactă a evenimentului, iar faptul că ciocnirea a avut loc relativ aproape - cel puțin în termeni astronomici - a ridicat speranța că va exista șansa de a colecta noi tipuri de date care anterior nu erau disponibile.
Pe 12 iunie, telescopul Hubble, instruit în această locație, a detectat o emisie distinctă de lumină infraroșie, un semnal separat de prima explozie. Semnarea în infraroșu, spune Berger, a rezultat din degradarea radioactivă a unor elemente grele exotice (cum ar fi uraniu și plutoniu) formate în timpul coliziunii și expulzate spre exterior. Din cauza modului în care se formează elemente grele, aurul trebuie să se fi format și el. „Cantitatea totală a acestor elemente grele produse a fost de aproximativ un procent din masa soarelui”, remarcă el. „Aurul, în această distribuție, este de aproximativ 10 părți pe milion - astfel încât se ajunge la aproximativ zece ori masa lunii doar în aur.”
Deoarece echipa știe cât de des se produc aceste coliziuni și poate deduce acum aproximativ cât de mult material este generat cu fiecare eveniment, acestea pot compara cantitatea totală de elemente grele produse de coliziunile cu stele neutronice cu cantitatea cunoscută din univers. Concluzia echipei, care a fost publicată și astăzi în The Astrophysical Journal Letters, este că aceste evenimente sunt o explicație suficientă pentru toate elementele noastre grele, inclusiv aurul. După ce a fost creat în aceste fel de ciocniri și ejectat spre exterior, elementele grele sunt în cele din urmă încorporate în formarea de stele și planete viitoare. Ceea ce înseamnă că tot aurul de pe Pământ, chiar și aurul din verigheta ta, provine probabil din coliziunea a două stele îndepărtate.
Noua constatare rezolvă, de asemenea, o întrebare înrudită: dacă acest tip particular de emisie de raze gamma - numit o „explozie de scurtă durată” - poate fi definitiv legat de coliziunile a două stele de neutroni. „Am colectat o mulțime de dovezi circumstanțiale care sugerează că provin din coliziunea a două stele neutronice, dar ne-a lipsit cu adevărat o semnătură clară a„ armei de fumat ”, spune Berger. „Acest eveniment prevede, pentru prima dată, acea„ armă de fumat ”.
În următorii câțiva ani, echipa Harvard-Smithsonian și alții vor continua să caute coliziuni cu stele de neutroni, astfel încât să poată fi colectate și analizate date suplimentare. Deja, însă, faptul că un eveniment atât de rar (pe Calea Lactee, se întâmplă o dată la fiecare 100.000 de ani) se întâmplă la o distanță suficient de aproape pentru ca aceste observații să fie destul de fortuite. „Am petrecut în ultimul deceniu al vieții mele încercând să abordez problema exploziilor cu raze gamma, colectând cu atenție dovezi și așteptând acel mare eveniment”, spune Berger. „Este atât de satisfăcător să obținem în cele din urmă acele dovezi care ne pot spune ce se întâmplă într-un mod mai definitiv.”
