Kataklyzmatické splynutí neutronových hvězd a původ prvků ve vesmíru

Skupina vědců poprvé identifikovala prvky vzácných zemin produkované při sloučení neutronových hvězd. Podrobnosti o zjištěních vědců byly nedávno zveřejněny v The Astrophysical Journal. Když se dvě neutronové hvězdy spirálovitě přibližují, až se navzájem spojí, výsledná exploze vytvoří velké množství těžkých prvků, které tvoří náš vesmír. K prvnímu potvrzenému případu tohoto procesu došlo v roce 2017 a byl pojmenován GW 170817. Navzdory tomu vědci dosud neidentifikovali přesně prvky generované sloučením neutronových hvězd, s výjimkou stroncia, které bylo identifikováno v optických spektrech.

Nanae Domoto, postgraduální studentka na Tohoku University's Graduate School of Science a výzkumná pracovnice japonské společnosti pro podporu vědy (JSPS), vedla výzkumný tým, který pečlivě analyzoval vlastnosti všech těžkých prvků za účelem dekódování spekter ze splynutí neutronových hvězd.

Použili to ke zkoumání spekter kilonovy – jasných emisí způsobených radioaktivním rozpadem čerstvě syntetizovaných jader, která byla vyvržena během fúze při události GW 170817. Na základě srovnání podrobných simulací spekter kilonov vytvořených japonským superpočítačem National Astronomical Observatory „ATERUI II“ vědci zjistili, že vzácné prvky lanthan a cer mohou reprodukovat blízké infračervené spektrální charakteristiky, kterých jsme byli svědky v roce 2017.

Na připojeném obrázku jsou pozorovaná spektra kilonovy (šedá) a modelová spektra získaná v této studii (modrá). Čísla vlevo ukazují dny po sloučení neutronových hvězd. Přerušované čáry označují charakteristiky absorpčních čar. Názvy prvků jsou zobrazeny ve stejných barvách jako přerušované čáry. Pro vizualizaci jsou spektra vertikálně posunuta. Pozorovaná spektra kolem 1400 nanometrů a 1800-1900 nanometrů jsou ovlivněna zemskou atmosférou.

Až dosud byla existence prvků vzácných zemin pouze předpokládaná na základě celkového vývoje jasnosti kilonovy, nikoli však na základě spektrálních vlastností.

„Toto je první přímá identifikace vzácných prvků ve spektrech slučujících se neutronových hvězd a posouvá naše chápání původu prvků ve vesmíru,“ řekla Nanae Dotomo.

„Tato studie používala jednoduchý model vyvrženého materiálu. Při pohledu do budoucna chceme zohlednit vícerozměrné struktury, abychom získali lepší obrázek o tom, co se stane, když se hvězdy srazí,“ dodala Nanae Dotomo.

Zdroj: https://scitechdaily.com/cataclysmic-neutron-star-mergers-and-the-origin-of-elements-in-the-universe/

autor: František Martinek