Artiste de la représentation de la collision de neutrons starsIllustration: ESA
En 2017, les observatoires du monde entier ont observé une haute énergie de collision entre une paire d’objets denses, chacune légèrement plus massive que le Soleil, mais seulement la taille d’une ville. Une semblable collision près de la maison pourrait avoir été responsable de la production de certains des éléments les plus lourds dans notre propre système solaire—et les scientifiques pensent qu’ils savent quand c’est arrivé.
Aujourd’hui, les scientifiques pensent que ces binaires d’étoiles à neutrons fusions sont une source importante d’éléments plus lourds que le fer dans l’univers. Ces éléments sont rares, mais ils sont aussi quelques-uns des éléments les plus importants pour nous, les humains. À l’aide de mesures de ce qui est à gauche de ces éléments dans l’ancienne météorites, une paire de chercheurs ont travaillé en arrière pour localiser l’étoile à neutrons de fusion qui produit quelques-uns d’entre eux.
“Nous avons découvert cette étoile binaire fusion il y a deux ans, et il était proche de la Voie Lactée, beaucoup plus proche que nous le supposions,” Imre Bartos, le premier auteur de l’étude et professeur assistant à l’Université de Floride, a déclaré à Gizmodo. “Nous avons demandé si quelque chose d’encore plus près… pourrait avoir un impact significatif en ce que le système solaire ressemble aujourd’hui.”
Les éléments plus lourds que le fer forme en partie grâce à la “r-processus”, où certains de haute énergie événement à l’origine de la graine de noyaux atomiques rapidement aspirer beaucoup de neutrons. Une fois que l’événement se ralentit, certains de ces neutrons radioactivement décroissance en protons. Des explosions stellaires appelées supernovae et de l’étoile à neutrons, les fusions ont tous deux été impliqués en tant que sources potentielles de la r-éléments de processus.
Tout d’abord, les chercheurs ont tenté de voir si l’étoile à neutrons, des fusions ou des supernovae produit les éléments qu’ils étaient intéressés, principalement pour le curium et de plutonium. Les Supernovae, les étoiles explosent, arriver assez fréquemment, alors que les étoiles à neutrons seulement de fusion, peut-être quelques fois tous les millions d’années dans notre galaxie, selon l’étude publiée dans Nature. Cela signifie que, si vous regardez en arrière dans le temps, l’abondance de ces éléments devrait spike si elles ont été produites par des étoiles à neutrons, ou de rester relativement constante si elles ont été produites par les supernovae.
Le Plutonium et le curium sont radioactifs, et la décomposition en plus d’éléments stables. Lorsque les premières météorites formé, ils ont capturé quelques-uns de ces éléments, qui est alors décomposée en plusieurs éléments stables. Les abondances relatives des produits de la désintégration de ces météorites permettre aux scientifiques de faire marche arrière et de déterminer l’âge approximatif lorsque les premiers éléments formés.
Lorsque Bartos et professeur à Columbia University Szalbocs Marka effectué des calculs sur les données recueillies à partir de ces météorites, ils ont constaté que l’abondance de ces éléments enrichis d’environ 80 millions d’années avant la formation du système solaire, quand il était juste un nuage de gaz et de poussière. L’déduit qu’un seul événement, probablement une étoile à neutrons de fusion d’un millier d’années-lumière, produit de la part du lion du curium et peut-être un tiers de la quantité de plutonium dans le système solaire. Cela représente seulement une fraction de un pour cent du montant total de la r-éléments de processus dans le système solaire, mais “il y a eu beaucoup d’étoiles à neutrons fusions dans l’histoire de la Voie Lactée,” Bartos dit.
C’est cool de recherche. “[Ces éléments] sont qu’une infime fraction de 1 pour cent de l’univers, mais ils sont très utiles dans de nombreuses façons,” David Helfand, astronome et professeur à l’Université de Columbia, a dit Gizmodo. “Tout en sachant d’où ils sont venus nous aide à nous sentir un peu plus à l’aise dans l’univers.”
Il est important de noter que ces résultats sont basés sur la modélisation de mesures indirectes et de notre connaissance de l’étoile à neutrons, les collisions et la r-processus provient d’une observation expérimentale. Bien que rare, peut-être un autre type d’encore plus chaotique de haute énergie à la réalisation de ces éléments. Bartos dit Gizmodo que la prochaine étape est de mesurer plus d’éléments inconnus abondances, à créer de meilleures simulations, et bien sûr, à observer de plus les collisions d’étoiles à neutrons. Heureusement, la LIGO et Virgo observatoires d’ondes gravitationnelles ont tous les deux été mis à jour et ont déjà commencé à détecter des signaux de collision de trous noirs et peut-être même certaines étoiles à neutrons.
Bartos a été excité au sujet de la façon dont ces résultats se combinent de nombreux domaines différents, à partir de géosciences de l’astrophysique à la chimie. “En connectant ce domaine dans ce travail, nous l’espérons, nous sommes de plus en plus d’efforts pour utiliser cette information à l’unisson.”
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