Gökbilimciler iki nötron yıldızı arasındaki çarpışma sonrasında Stronsiyum'u fark ettiler. Bu, ilk kez bir kilonovada ağır bir unsur tespit edildi, bu tür çarpışmaların patlayıcı sonucu. Keşif, ağır elementlerin nasıl oluştuğuna dair anlayışımızda bir delik açar.
2017 yılında Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) ve Avrupa VIRGO gözlemevi, iki nötron yıldızının birleşmesinden gelen yerçekimi dalgalarını tespit etti. Birleşme etkinliği GW170817 olarak adlandırıldı ve NGC 4993 galaksisinde yaklaşık 130 milyon ışıkyılı uzaklıkta idi.
Ortaya çıkan kilonova AT2017gfo olarak adlandırılır ve Avrupa Güney Gözlemevi (ESO), teleskoplarının birkaçını farklı dalga boylarında gözlemlemek için işaret etti. Özellikle, Çok Büyük Teleskopu (VLT) ve X-atıcı aletini kilonovaya işaret ettiler.
X-atıcı, Ultraviyole B (UVB,) görünür ışıkta ve Yakın Kızılötesinde (NIR) gözlemleyen çok dalga boylu bir spektrograftır. Başlangıçta X-atıcı verileri, kilonovada daha ağır elementlerin olduğunu öne sürdü. Ancak şimdiye kadar bireysel unsurları tanımlayamadılar.
“Bu onlarca yıllık bir kovalamacanın öğelerinin kökenini tespit etmek için son aşaması.”
Darach Watson, Baş Yazar, Kopenhag Üniversitesi.
Bu yeni sonuçlar “İki nötron yıldızının birleşmesinde stronsiyumun belirlenmesi” başlıklı yeni bir çalışmada sunulmaktadır. Baş yazarı Danimarka'daki Kopenhag Üniversitesi'nden Darach Watson. Makale dergide yayınlandı Doğa 24 Ekim 2019.
Watson bir basın açıklamasında, “2017 verilerini birleşmeden yeniden analiz ederek, şimdi bu ateş topu, stronsiyumdaki ağır bir elementin imzasını belirledik, nötron yıldızlarının çarpışmasının Evren'de bu elementi yarattığını kanıtladık” dedi.
Kimyasal elementlerin dövülmesine nükleosentez denir. Bilim adamları on yıllardır bunu biliyorlar. Elementlerin süpernovada, yaşlanan yıldızların dış katmanlarında ve normal yıldızlarda oluştuğunu biliyoruz. Ancak nötron yakalama ve daha ağır elementlerin nasıl oluştuğu konusunda anlayışımızda bir boşluk var. Watson'a göre, bu keşif bu boşluğu dolduruyor.
Watson, “Bu, öğelerin kökenini tespit etmek için onlarca yıllık bir kovalamanın son aşamasıdır” diyor Watson. “Öğeleri yaratan süreçlerin çoğunlukla sıradan yıldızlarda, süpernova patlamalarında veya eski yıldızların dış katmanlarında gerçekleştiğini biliyoruz. Ancak şimdiye kadar, periyodik tablodaki daha ağır elementleri oluşturan hızlı nötron yakalaması olarak bilinen nihai, keşfedilmemiş sürecin yerini bilmiyorduk. ”
İki tip nötron yakalama vardır: hızlı ve yavaş. Her bir nötron yakalama türü, demirden daha ağır elementlerin yaklaşık yarısının oluşturulmasından sorumludur. Hızlı nötron yakalaması, bir atom çekirdeğinin nötronları çürüyebileceğinden daha hızlı yakalamasına ve ağır elementler oluşturmasına izin verir. Süreç onlarca yıl önce işlendi ve duruma ilişkin kanıtlar, kilonovalara, hızlı nötron yakalama sürecinin gerçekleşmesi için muhtemel yer olduğunu gösterdi. Ancak şimdiye kadar astrofizik bir yerde hiç gözlemlenmedi.
Yıldızlar, elementlerin çoğunu üretecek kadar sıcaktır. Ancak sadece en aşırı sıcak ortamlar Strontium gibi daha ağır elementler oluşturabilir. Sadece bu kilonova gibi ortamlarda yeterli boş nötron bulunur. Bir kilonovada, atomlar çok sayıda nötron tarafından sürekli olarak bombardımana tutulur ve hızlı nötron yakalama sürecinin daha ağır elementler oluşturmasına izin verir.
Camilla Juul, “Bu, nötron yakalama yoluyla oluşturulan yeni oluşturulan malzemeyi bir nötron yıldızı birleşmesi ile doğrudan ilişkilendirebildiğimiz, nötron yıldızlarının nötronlardan yapıldığını doğrulayan ve uzun süredir tartışılan hızlı nötron yakalama sürecini bu tür birleşmelere bağlayabildiğimiz ilk kez,” diyor Camilla Juul Çalışmada önemli bir rol oynayan Heidelberg'deki Max Planck Astronomi Enstitüsü'nden Hansen.
X-shooter verileri birkaç yıldır var olmasına rağmen, gökbilimciler kilonovada stronsiyum gördüklerinden emin değildi. Onu gördüklerini düşündüler, ancak hemen emin olamadılar. Kilonova ve nötron yıldızı birleşme anlayışımız tam olmaktan uzaktır. Kilonova'nın X-atıcı spektrumlarında, özellikle daha ağır elementlerin spektrumlarını belirleme konusunda, üzerinde çalışılması gereken karmaşıklıklar vardır.
“Aslında olaydan hemen sonra stronsiyum görüyor olabileceğimiz fikrini bulduk. Ancak, bunun açıkça görülebildiğini göstermek çok zor olduğu ortaya çıktı. Bu zorluk, periyodik tablodaki daha ağır elementlerin spektral görünümü hakkında son derece eksik bilgimizden kaynaklanıyordu, ”diyor gazetede önemli bir yazar olan Kopenhag Üniversitesi araştırmacısı Jonatan Selsing.
Şimdiye kadar, hızlı nötron yakalaması çok tartışıldı, ancak hiç gözlemlenmedi. Bu çalışma, nükleosentez anlayışımızdaki deliklerden birini doldurur. Ama bundan daha da ileri gidiyor. Nötron yıldızlarının doğasını doğrular.
Nötron 1932'de James Chadwick tarafından keşfedildikten sonra, bilim adamları nötron yıldızının varlığını önerdi. 1934 tarihli bir makalede, astronomlar Fritz Zwicky ve Walter Baade, “bir süper nova sıradan bir yıldızınnötron yıldızı, çoğunlukla nötronlardan oluşur. Böyle bir yıldız çok küçük bir yarıçapa ve aşırı yüksek bir yoğunluğa sahip olabilir. ”
Otuz yıl sonra, nötron yıldızları pulsarlarla ilişkilendirildi ve tanımlandı. Ancak, nötron yıldızlarının nötronlardan yapıldığını kanıtlamanın bir yolu yoktu, çünkü astronomlar spektroskopik onay alamadılar.
Ancak bu keşif, yalnızca aşırı nötron akısı altında sentezlenebilen stronsiyumun tanımlanmasıyla, nötron yıldızlarının gerçekten nötronlardan yapıldığını kanıtlar. Yazarların makalelerinde söylediği gibi, “Burada sadece aşırı bir nötron akısı altında çok hızlı bir şekilde sentezlenebilecek bir elementin tanımlanması, nötron yıldızlarının nötron açısından zengin madde içerdiğine dair ilk doğrudan spektroskopik kanıt sağlar.”
Bu önemli bir çalışma. Keşif, elementlerin kökeni hakkındaki anlayışımızda iki delik açmıştır. Bilim adamlarının teorik olarak bildiklerini gözlemsel olarak doğrular. Ve bu her zaman iyidir.
Daha:
- Basın Bülteni: Nötron yıldız çarpışmasından doğan ağır elementin ilk kimliği
- Araştırma Raporu: İki nötron yıldızının birleşmesinde stronsiyumun belirlenmesi
- Vikipedi: Nötron Yakalama
- 1934 Kağıt: Süper Nova'dan Kozmik Işınlar
