Ποιός είναι ο τρόπος με τον οποίο ο χρυσός, ο λευκόχρυσος και άλλα μέταλλα βρέθηκαν στη Γη; Σύμφωνα με μια ευρέως διαδεδομένη αστρονομική θεωρία, την οποία υποστηρίζουν ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Columbia των ΗΠΑ, η προέλευση μερικών μετάλλων είναι από εκρήξεις kilonovas στο διάστημα.
Τα kilonovas είναι ένα είδος εκρήξεων, μικρότερων από των σουπερνόβα, αλλά μεγάλης κλίμακας. Μια έκρηξη kilonova εμφανίζεται όταν δύο αστέρες νετρονίων ή ένα αστέρι νετρονίων και μια μαύρη τρύπα, συγκρούονται. Ένας αστέρας νετρονίων είναι παρόμοιος με μια μαύρη τρύπα στο ότι είναι ένας εξαιρετικά πυκνός πυρήνας ενός νεκρού άστρου και το συγκεκριμένο όνομα έχει δοθεί επειδή σχεδόν όλο το αστέρι αποτελείται από νετρόνια. Ωστόσο, ένα αστέρας νετρνίων δεν είναι τόσο πυκνός όσο μια μαύρη τρύπα.
Όταν δύο μαύρες τρύπες συγκρούονται, προκύπτει έκρηξη τόσο ισχυρή που δημιουργούνται κυματισμοί στο χωροχρόνο που ονομάζονται βαρυτικά κύματα και μπορούν να εκπέμψουν τεράστιες ποσότητες ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Η σύγκρουση μεταξύ ενός ελαφρώς λιγότερο πυκνού αστέρα νετρονίων και μιας μαύρης τρύπας οδηγεί σε έκρηξη που ονομάζεται kilonova και εκπέμπει ακτίνες γάμμα, ορατό φως και άλλες μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.
Η φωτεινότητα ενός kilonova είναι μεταξύ 1% και 10% εκείνης ενός σουπερνόβα, επομένως δεν είναι τα φωτεινότερα αστρικά φαινόμενα στον ουρανό, αλλά εξακολουθούν να είναι αρκετά φωτεινά ώστε να είναι ορατά από μεγάλες αποστάσεις, και οι αστρονόμοι ενδιαφέρονται να τα μελετήσουν για να μάθουν τι γίνεται όταν τόσο πυκνά σώματα συγκρούονται και ποιες μπορεί να είναι οι επιπτώσεις αυτών των συγκρούσεων.
Πως ένα kilonova δημιουργεί χρυσό
Η δύναμη μιας έκρηξης kilonova δημιουργεί βαρέα στοιχεία μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται ταχεία σύλληψη νετρονίων (rapid neutron capture), δηλαδή ενός τύπου πυρηνικής αντίδρασης κατά την οποία ένας πυρήνας απορροφά νετρόνια και στη συνέχεια εκπέμπει ακτίνες γάμμα. Αυτό απαιτεί ακραίες συνθήκες οπότε και σχηματίζονται τα βαρέα στοιχεία τα οποία στη συνέχεια εκτινάσσονται προς στο διάστημα, όπου μπορούν να ενσωματωθούν σε σύννεφα σκόνης και αερίων δημιουργώντας τα δομικά στοιχεία νέων πλανητών.
Το 2019, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Columbia των ΗΠΑ εντόπισαν το συγκεκριμένο φαινόμενο το οποίο πιστεύουν ότι είναι ο τρόπος δημιουργίας των βαρέων στοιχείων της Γης όπως ο χρυσός, ο λευκόχρυσος και το ουράνιο. Δύο αστέρες νετρονίων συγκρούστηκαν πριν από 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια σε ένα τμήμα του Γαλαξία, κοντά στο σημείο όπου θα σχηματιζόταν το ηλιακό μας σύστημα, σε απόσταση περίπου 1.000 ετών φωτός. Η ίδια η Γη σχηματίστηκε περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια αργότερα, ενσωματώνοντας τα βαρέα στοιχεία που προέκυψαν από αυτή τη σύγκρουση.
Αυτά τα στοιχεία συνεχίζουν να υπάρχουν στη Γη σήμερα, αποτελώντας περίπου το 0,3% των βαρύτερων στοιχείων που υπάρχουν στον πλανήτη. «Αυτό σημαίνει ότι σε κάθε έναν από εμάς θα βρίσκαμε μία ποσότητα από αυτά τα στοιχεία ίση με μία βλεφαρίδα, κυρίως με τη μορφή ιωδίου, το οποίο είναι απαραίτητο για τη ζωή», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της έρευνας, Imre Bartos από το Πανεπιστήμιο Columbia, σε μια επιστημονική δημοσίευση στο Nature.
Μερικοί ερευνητές υποστηρίζουν ότι το σύνολο του χρυσού και του λευκόχρυσου της Γης δημιουργήθηκαν από εκρήξεις kilonova, αν και αυτό είναι πιο δύσκολο να αποδειχθεί.
Η δημιουργία ενός kilonova
Πώς συμβαίνει όμως μια έκρηξη kilonova; Τι ωθεί δύο αστέρια νετρονίων να συγκρουστούν μεταξύ τους; Η απάντηση σε αυτά τα ερωτήματα αποκαλύπτεται σε πρόσφατη έρευνα σε ένα δυαδικό σύστημα που ονομάζεται CPD-29 2176. Ένα δυαδικό σύστημα είναι αυτό στο οποίο δύο σώματα με μεγάλη μάζα όπως άστρα, αστέρες νετρονίων ή μαύρες τρύπες περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο. Αυτός ο τύπος συστήματος είναι αρκετά συνηθισμένος στο γαλαξία μας.
Ωστόσο, το δυαδικό σύστημα CPD-29 2176, που βρίσκεται σε απόσταση 11.400 ετών φωτός από τη Γη, είναι ασυνήθιστο επειδή έχει ακριβώς τις κατάλληλες συνθήκες για να δημιουργήσει ένα kilonova. Το σύστημα έχει έναν αστέρα νετρονίων, ο οποίος σχηματίστηκε από έναν ultra-stripped ουπερνόβα. Επειδή, όμως, αυτός ο τύπος σουπερνόβα δεν είναι τόσο ισχυρός όσο άλλοι, άφησε πίσω του το συνοδό αστέρι, το οποίο περιφέρεται κοντά και είναι επίσης στο δρόμο του να γίνει και αυτό ένα ultra-stripped σουπερνόβα. Το ζευγάρι θα μπορούσε τελικά να συγκρουστεί όταν το δεύτερο αστέρι γίνει σουπερνόβα, οπότε το συγκεκριμένο σύνολο συνθηκών θα πυροδοτούσε μια έκρηξη kilonova.
«Για αρκετό καιρό, οι αστρονόμοι εικάζουν τις ακριβείς συνθήκες που θα μπορούσαν τελικά να οδηγήσουν στη δημιουργία ενός kilonova», δήλωσε ο αστρονόμος του NOIRLab και συν-συγγραφέας της μελέτης, André-Nicolas Chené. «Αυτά τα νέα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι, τουλάχιστον σε ορισμένες περιπτώσεις, δύο αδελφοί αστέρες νετρονίων μπορούν να συγχωνευθούν όταν ένας από αυτούς δε δημιουργήθηκε από μια κλασική έκρηξη σουπερνόβα».
Με πληροφορίες από slashgear.com
