Künstler Darstellung der Kollision der Neutronen starsIllustration: ESA
Im Jahr 2017, Observatorien rund um die Welt beobachtet, die eine energiereiche Kollision zwischen einem paar von dichten Objekten, die jeweils etwas mehr Masse als die Sonne, aber nur die Größe einer Stadt. Eine ähnliche Kollision näher zu Hause haben könnte, war verantwortlich für die Herstellung von einigen der schwersten Elemente in unserem Sonnensystem—und die Wissenschaftler denken, dass Sie wissen, Wann es passiert ist.
Wissenschaftler sind heute der Auffassung, dass diese binary neutron star mergers sind eine wichtige Quelle von Elementen schwerer als Eisen im Universum. Diese Elemente sind selten, aber Sie sind auch einige der wichtigsten Elemente für uns Menschen. Anhand von Messungen von dem, was übrig geblieben ist, diese Elemente in alten Meteoriten, ein paar von Forschern rückwärts zu suchen, die Neutronenstern-merger, produziert einige von Ihnen.
“Wir entdeckten dieses binary star Fusion vor zwei Jahren, und es war in der Nähe der Milchstraße, viel näher, als wir erwarteten,” Imre Bartos, die Studie der erste Autor und assistant professor an der University of Florida, sagte Gizmodo. “Wir fragten, ob noch etwas näher… hätte erhebliche Auswirkungen auf das, was das Sonnensystem sieht aus wie heute.”
Elemente, die schwerer sind als Eisen, bilden zum Teil Dank der “r-Prozess”, wo einige hoch-Energie-Ereignis bewirkt, dass Samen Atomkerne zu schnell saugen eine Menge von Neutronen. Sobald die Falle verlangsamt, einige dieser Neutronen radioaktiv zerfallen in Protonen. Sternexplosionen als supernovae bezeichnet und neutron star mergers haben beide verwickelt, die als potentielle Quellen von r-Prozess-Elemente.
Erstens, die Forscher dargelegt, um zu sehen, ob neutron star mergers oder supernovae produziert die Elemente, aus denen Sie interessiert waren, vor allem curium und plutonium. Supernovae, in denen neue Sterne explodieren, passiert relativ Häufig, während das neutron stars nur dann Zusammenführen, vielleicht ein paar mal jeden Millionen Jahren in unsere Galaxis, so das Papier in Nature veröffentlicht. Das bedeutet, dass, wenn Sie zurückblicken in der Zeit, Häufigkeiten dieser Elemente sollte spike, wenn Sie produziert wurden, die von Neutronensternen, oder bleiben relativ konstant, wenn Sie produziert wurden, die von supernovae.
Plutonium und curium sind radioaktiv, und zerfallen in stabilere Elemente. Als die frühesten Meteoriten gebildet, Sie erfasst einige dieser Elemente, die dann zerfallen in stabilere Elemente. Die relativen Häufigkeiten der Zerfallsprodukte in diesen Meteoriten ermöglicht es den Wissenschaftlern, um zurückzublicken und festzustellen, das Ungefähre Alter, wenn die ersten Elemente gebildet.
Wenn Bartos und der Columbia University professor Szalbocs Marka Berechnungen durchgeführt, die auf zuvor gesammelten Daten aus diesen Meteoriten fanden Sie heraus, dass die Häufigkeiten dieser Elemente Spike etwa 80 Millionen Jahre, bevor das Sonnensystem entstanden ist, wenn es war nur eine Wolke aus gas und Staub. Die daraus gefolgert werden, dass ein einzelnes Ereignis, wahrscheinlich ein Neutronenstern-merger-tausend Lichtjahre entfernt, produziert den Löwenanteil der curium und vielleicht ein Drittel von plutonium in der solar-system. Diese beträgt nur einen Bruchteil von einem Prozent der Gesamtsumme von r-Prozess-Elemente im Sonnensystem, aber “es gab viele Neutronen-Sterne-Fusionen in der Geschichte der Milchstraße” Bartos sagte.
Es ist cool, Forschung. “[Elemente] gibt einen winzigen Bruchteil von 1 Prozent des Universums, aber Sie sind sehr nützlich für uns in vielerlei Hinsicht,” David Helfand, ein Astronom und professor an der Columbia University, sagte Gizmodo. “Nur zu wissen, Woher Sie gekommen sind, hilft uns das Gefühl ein wenig mehr zu Hause im Universum.”
Es ist wichtig zu beachten, dass diese Ergebnisse basieren auf der Modellierung Indirekter Messungen, und unser wissen von Neutronenstern-Kollisionen und der r-Prozess kommt nur eine experimentelle Beobachtung. Obwohl unwahrscheinlich, vielleicht eine andere Art noch mehr chaotisch hoch-Energie-Ereignis erzeugt diese Elemente. Bartos erzählt, Gizmodo, dass der nächste Schritt ist zu Messen, mehrere Elemente mit unbekannten Häufigkeiten, erstellen bessere Simulationen, und natürlich, um zu beobachten, mehr Neutronenstern-Kollisionen. Zum Glück, das LIGO und Virgo Gravitationswellen-Observatorien haben beide aktualisiert wurden und bereits begonnen haben, erkennen Signale von kollidierenden schwarzen Löchern und vielleicht sogar einige Neutronensterne.
Bartos war gespannt darauf, wie diese Ergebnisse zu kombinieren, so viele verschiedene Fachrichtungen aus Geologie, Astrophysik, Chemie. “Durch die Verbindung dieser Bereich in dieser Arbeit, wir hoffen, dass wir noch größere Anstrengungen zur Nutzung dieser Informationen im Einklang.”
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