U augustu 2017. čovječanstvo je primijetilo čudo. Po prvi put smo vidjeli sudaranje dviju neutronskih zvijezda, događaj koji su promatrali teleskopi širom svijeta, upozoreni gravitacijskim metežom dok su se dva objekta spiralno spajala i formirala crnu rupu, piše Science Alert.
Čak smo i u to vrijeme znali da će nam taj jedan događaj, eksplozija kilonova nazvana AT2017gfo, dati dovoljno naučnih podataka da ih grizemo godinama koje dolaze. I tako se pokazalo. Sada su naučnici spojili podatke iz više teleskopa kako bi rekonstruirali dane nakon što se kilonova dogodila i njezinu vatrenu kuglu koja se nasilno širila i koja je rodila nalet teških elemenata.
To je događaj koji je evoluirao, kaže istraživački tim predvođen astrofizičarom Albertom Sneppenom s Instituta Niels Bohr na Univerzitetu u Kopenhagenu, poput Velikog praska, s vrućom juhom od čestica koje su se ohladile i spojile u materiju.
"Ova astrofizička eksplozija dramatično se razvija iz sata u sat, tako da niti jedan teleskop ne može pratiti njezinu cijelu priču. Kut gledanja pojedinačnih teleskopa na događaj blokiran je rotacijom Zemlje", objašnjava Steppen.
"Ali kombiniranjem postojećih mjerenja iz Australije, Južne Afrike i svemirskog teleskopa Hubble možemo vrlo detaljno pratiti njegov razvoj. Pokazali smo da cjelina pokazuje više od zbroja pojedinačnih skupova podataka."
Jedna fascinantna stvar koju su promatranja AT2017gfo pokazala je stvaranje teških elemenata. Mnogo se elemenata kuje unutar zvijezda, gdje procesi fuzije u jezgri razbijaju atome kako bi postali teži.
Ali za to postoji granična tačka – zvijezde ne mogu spojiti elemente teže od željeza, jer je energija potrebna za to veća od energije proizvedene fuzijom.
Potreban je vrlo energičan događaj da bi se stvorili teži elementi, kao što je eksplozija supernove. AT2017gfo pokazao je da su neutronske zvijezde kilonove također produktivne tvornice teških elemenata – u svjetlosti emitiranoj tokom eksplozije, astronomi su otkrili potpis stroncija.
Steppen i njegovi kolege odveli su ovu analizu korak dalje. Pažljivim proučavanjem više skupova podataka, mogli su promatrati evoluciju kilonove iz sata u sat i formiranje teških elemenata, poznatih kao elementi r-procesa, unutar njih.
Kada se dvije neutronske zvijezde sudare, početna kilonova utrobe eksplodirane neutronske zvijezde je izuzetno vruća, milijarde stepeni, usporediva s toplinom Velikog praska. U ovom vrućem, plazmatskom okruženju, elementarne čestice poput elektrona mogu slobodno fijukati, nevezane.
Kako se kilonova širi i hladi, čestice grabe jedna drugu i postaju atomi. Ovo je, kažu istraživači, slično razdoblju rane historije svemira poznatom kao Epoha rekombinacije.
Otprilike 380.000 godina nakon Velikog praska, Svemir se dovoljno ohladio da se čestice koje kruže u prvobitnoj juhi plazme mogu spojiti u atome. Plazma juha je raspršila svjetlost umjesto da joj dopusti širenje, a ova 'rekombinacija' je značila da svjetlost konačno može strujati kroz svemir.
Proces kombinacije opažen u neutronskoj zvijezdi kilonovi vrlo je sličan onome za što mislimo da se dogodio tokom Epohe rekombinacije, što sugerira da bi kilonove mogle biti moćan laboratorij za ispitivanje evolucije ranog Svemira, u malom.
Istraživači su također uspjeli potvrditi prisutnost stroncija i itrija u evoluciji kilonove, podupirući podršku eksplozijama kilonova kao izvoru teških elemenata u svemiru.
"Sada možemo vidjeti trenutak u kojem se atomske jezgre i elektroni sjedinjuju u naknadnom sjaju", kaže astrofizičar Rasmus Damgaard s Instituta Niels Bohr.
"Prvi put vidimo stvaranje atoma, možemo mjeriti temperaturu materije i vidjeti mikrofiziku u ovoj udaljenoj eksploziji. To je kao da se divimo trima kozmičkim pozadinskim zračenjima koja nas okružuju sa svih strana, ali ovdje dolazimo do vidimo sve izvana. Vidimo prije, tokom i nakon trenutka rođenja atoma."
Sada je to metal.
