Kataklizmikus neutroncsillagok egyesülése és az elemek eredete a világegyetemben

Megerősítették, hogy a neutroncsillagok egyesülése ritka földelemeket szintetizál.

A tudósok egy csoportja most először azonosította a ritkaföldfémeket, amelyeket a neutron csillag egyesülések. A tudósok eredményeinek részleteit nemrég tették közzé Az asztrofizikai folyóirat.

Amikor két neutroncsillag spirálisan befelé halad és egyesül, az ebből eredő robbanás nagyszámú nehéz elemet generál, amelyek az Univerzumunkat alkotják. Ennek a folyamatnak az első megerősített példánya 2017-ben történt, és a GW 170817 nevet kapta. Ennek ellenére a tudósoknak még nem sikerült azonosítaniuk a neutroncsillagok egyesülése során keletkező pontos elemeket, kivéve a stronciumot, amelyet az optikai spektrumokban azonosítottak.

Nanae Domoto, végzős hallgató a A Tohoku Egyetem A Graduate School of Science és a Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) munkatársa egy kutatócsoportot vezetett, amely gondosan elemezte az összes nehéz elem tulajdonságait a neutroncsillagok egyesüléséből származó spektrumok dekódolásához.

Ennek segítségével vizsgálták a GW 170817-ből származó kilonovák spektrumát – a frissen szintetizált atommagok radioaktív bomlása által okozott fényes emissziót, amely az egyesülés során kilökődik. Japán Nemzeti Csillagászati ​​Obszervatórium Az „ATERUI II” szuperszámítógépen a kutatók felfedezték, hogy a lantán és a cérium ritka elemei képesek reprodukálni a 2017-ben tapasztalt közeli infravörös spektrális jellemzőket.

Eddig a ritkaföldfém elemek létezését csak a kilonova fényességének általános alakulása alapján feltételezték, a spektrális jellemzők alapján azonban nem.

"Ez a ritka elemek első közvetlen azonosítása a neutroncsillagok egyesülésének spektrumában, és ez elősegíti a világegyetem elemeinek eredetének megértését" - mondta Dotomo.

„Ez a tanulmány a kilökött anyag egyszerű modelljét használta. A jövőre nézve szeretnénk figyelembe venni a többdimenziós struktúrákat, hogy nagyobb képet kapjunk arról, mi történik, amikor a csillagok összeütköznek” – tette hozzá Dotomo.

Hivatkozás: „Lanthanide Features in Near-infrared Spectra of Kilonovae”, Nanae Domoto, Masaomi Tanaka, Daiji Kato, Kyohei Kawaguchi, Kenta Hotokezaka és Shinya Wanajo, 26. október 2022., Az asztrofizikai folyóirat.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac8c36