Jesu li naučnici riješili misteriju porijekla zlata u svemiru?

Porijeklo teških elemenata poput zlata jedna je od najvećih misterija astrofizike. Jedna studija je sada pružila trag o kozmičkom porijeklu plemenitog metala.

Naučnici su otkrili da su eksplozije u visoko magnetiziranim neutronskim zvijezdama, zvanim magnetari, mogle stvoriti zlato u svemiru.

Šta donosi najnovije otkriće o porijeklu zlata?

Analiza arhivskih podataka iz svemirskih misija pokazuje da velika količina teških metala, uključujući zlato, potječe od divovskih baklji magnetara, prema studiji objavljenoj u The Astrophysical Journal Letters 29. aprila.

Anirudh Patel, doktorand na Odsjeku za fiziku Univerziteta Columbia u New Yorku, vodio je studiju koja je koristila 20 godina stare arhivske podatke teleskopa NASA-e i Evropske svemirske agencije kako bi istražila kako su teški elementi poput željeza i zlata nastali i raspoređeni po svemiru.

„To je prilično temeljno pitanje u smislu porijekla složene materije u svemiru“, citiran je Patel u članku na web stranici NASA-e. „To je zabavna zagonetka koja zapravo nije riješena.“

Autori su procijenili da bi bljeskovi magnetarskih divova mogli doprinijeti sa do 10 posto ukupne količine elemenata u galaksiji koji su teži od željeza.

Koautori studije povezani su sa Univerzitetom Columbia, Univerzitetom Charles u Češkoj, Državnim univerzitetom Louisiana, Institutom Flatiron u New Yorku i Državnim univerzitetom Ohio.

Šta je magnetar i kako se na njemu može formirati zlato?

Magnetar je vrsta neutronske zvijezde koja je jako magnetizirana, što znači da je njeno magnetsko polje izuzetno snažno. Kada masivna zvijezda eksplodira, za sobom ostavlja vrlo gustu, kolabiranu jezgru koja se naziva neutronska zvijezda.

Astronomi teoretiziraju da su prvi magnetari nastali nakon prvih zvijezda prije otprilike 13,6 milijardi godina, prema koautoru studije Ericu Burnsu, docentu i astrofizičaru na Državnom univerzitetu Louisiana u Baton Rougeu. Veliki prasak stvorio je svemir prije 13,8 milijardi godina.

U rijetkim slučajevima, magnetari mogu osloboditi visokoenergetsko zračenje prolazeći kroz “zvjezdani potres”. Poput potresa na Zemlji, zvjezdani potres može razbiti koru magnetara. Ponekad, magnetarski zvjezdani potresi dovode i i do divovskog bljeska, što je rijedak eksplozivni događaj koji oslobađa gama zrake.

Istraživači su otkrili da magnetari oslobađaju materijal tokom divovskog bljeska. Međutim, još uvijek nemaju fizičko objašnjenje za to.

Istraživači su nagađali jesu li magnetarski divovski bljeskovi formirali zlato brzim procesom neutrona koji pretvaraju lakše atomske jezgre u teže. Identitet elementa definiran je brojem protona koje ima. Međutim, ako atom dobije dodatni neutron, može proći kroz nuklearni raspad, što može pretvoriti neutron u proton.

Promijenjeni broj protona može promijeniti identitet elementa. Neutronske zvijezde imaju izuzetno visoku gustoću neutrona. Ako je neutronska zvijezda poremećena, pojedinačni atomi mogu brzo uhvatiti određeni broj neutrona i proći kroz višestruke raspade. To dovodi do stvaranja mnogo težih elemenata poput uranija.

Prije ove studije, stvaranje zlata pripisivalo se samo sudarima neutronskih zvijezda ili kilonovama. Kada su astronomi 2017. godine promatrali sudar neutronske zvijezde teleskopima, otkrili su da bi sudar mogao stvoriti teške elemente poput zlata, platine i olova. Međutim, vjeruje se da su se ovi sudari dogodili relativno kasnije u historiji svemira, u posljednjih nekoliko milijardi godina.

Međutim, arhivski teleskopski podaci, koji su prije bili nerazumljivi, pokazali su da su se divovski bljeskovi magnetara formirali mnogo ranije. Stoga studija ukazuje da je prvo zlato moglo nastati iz njih.

Šta je sljedeće?

NASA ima nadolazeću misiju koja može pratiti ove rezultate. Compton Spectrometer and Image (COSI) je gama-zračni teleskop čije se lansiranje očekuje 2027. godine.

COSI će proučavati energetske pojave u Mliječnoj stazi i šire, poput divovskih bljeskova magnetara. Prema NASA-inoj web stranici, COSI bi mogao identificirati pojedinačne elemente nastale u divovskim bljeskovima, pomažući u boljem razumijevanju porijekla elemenata.