“Cosmic Gold Factory” Kilonova smidde 1 000 jordar till tungmetaller

By | August 16, 2023

En exceptionell explosion 1,3 miljarder ljusår från jorden producerade tillräckligt med tungmetaller för att överträffa alla planeter, månar och asteroider i solsystemet tillsammans, av bara de knappaste elementen i universum. Trots händelsens sällsynthet var produktionen av ädelmetaller och andra rariteter så stor att dessa händelser kunde stå för en betydande del av dess överflöd.

År 2021 upptäcktes en sammanslagning av två kompakta objekt, känd som en kilonova, av Neil Gehrels Swift Observatory och betecknades GRB 211211A. Det var det närmaste exemplet på denna sällsynta astronomiska händelse som vi har upptäckt utan gravitationsvågor. GRB 211211A var ovanlig genom att gammastrålningsskuren (GRB) den producerade varade i en minut, en tidsperiod som tidigare alltid förknippades med supernova-GRB snarare än neutronstjärnsammanslagningar.

Fyra tidningar publicerades tillsammans som tillkännagav upptäckten och försökte reda ut de processer som kunde orsaka en sådan ovanlig händelse. För icke-fysiker är dock den mest intressanta delen förmodligen den överraskande mängden tunga grundämnen, inklusive ädelmetaller som guld och platina, som produceras. Det är inte bara en explosion med Midas-beröringen heller, många fler obskyra men mycket användbara element som de sällsynta jordartsmetallerna som driver energiövergången är också gjorda på detta sätt.

Matt Nicholl, då vid University of Birmingham, sa i ett uttalande: “Vi fann att denna händelse producerade omkring 1 000 gånger jordens massa i mycket tunga grundämnen. Detta stöder tanken att dessa kilonovaer är de viktigaste guldfabrikerna i universum.” Med tanke på att dessa element bara utgör en liten del av jorden och andra objekt i solsystemet, kan du se ett fenomenalt antal planeter från bara den ena explosionen.

Vanliga stjärnor smälter samman väte till helium och sedan helium till andra grundämnen under livets gång. När de dör producerar lågmassastjärnor några nya ingredienser, men de flesta element kräver mer dramatiska produktionssätt. Grundämnen som aluminium och kalium bildas i supernovor, men astronomer har börjat misstänka att det kan finnas en annan källa till tyngre grundämnen, eftersom antalet supernovor vi ser inte matchar deras överflöd.

Den första observationen av en kilonova 2017 hjälpte till att lösa detta och avslöjade att när neutronstjärnor kombineras orsakar energin som frigörs mycket större mängder tunga grundämnen än supernovor. Även om kilonovaer är mycket sällsynta än supernovor, producerar de mycket mer av vissa tunga grundämnen som är ansvariga för det mesta av förekomsten av dessa tungmetaller. i universum.

Om en typisk kilonova producerar många grundämnen som iridium och uran, tänk vad en med ett så långt arv gör. ”Vår lämplighet indikerar en total r– massa utstött från processen av …0,047 [solar masses]”, skrev Nicholl och hans kollegor. “Detta inkluderar cirka 0,02 [solar masses] av utstötningsmaterial rikt på lantanider (‘röd’). Det låter kanske inte så mycket. Tänk dock på att solen är 330 000 gånger jordens massa och 99,5 % av jordskorpan består av element som inte är tyngre än järn, och skalan på denna “kosmiska guldfabrik” börjar ta form. . (För att vara rättvis, det finns tyngre element i jordens kärna.)

För att veta vad händelser som GRB 211211A bidrar till förekomsten av tunga element i universum skulle vi behöva veta hur vanliga de är, vilket är svårt att avgöra från ett exempel. Andra långa GRB:er har upptäckts utan åtföljande supernova, men vi kan inte vara säkra på att kilonovaer var orsaken.

Det skulle hjälpa att veta vad som orsakade GRB 211211A, något astronomer fortfarande undersöker. Det finns förtroende för att GRB drevs av frigörandet av en elektronstråle som färdades nära ljusets hastighet, vars kylning utlöste frisättningen av gammastrålar. Detta flyttar dock bara frågan upp ett snäpp till vad som skulle producera en så kraftfull jet. Ett förslag är en sammanslagning av neutronstjärna och vit dvärg istället för de vanliga två neutronstjärnorna, men för tillfället är frågan olöst.

Tidningen publicerades i Nature och är en del av en gemensamt publicerad uppsättning.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *