Egy nemzetközi kutatócsoport az ELKH CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet egyik munkatársa vezetésével azt vizsgálta, hogy 4,6 milliárd évvel ezelőtt milyen körülmények között keletkezett a Naprendszer. Legújabb felfedezésükről, hogy miként képződnek a periódusos rendszer legnehezebb elemei, az egyik legrangosabb nemzetközi tudományos folyóiratban, a Science-ben olvashatunk.
Az elmúlt évtizedek fontos megoldatlan kérdése, hogy milyen esemény hozza létre az Univerzum legnehezebb elemeit, például a jódot, a platinát, az uránt és az aranyat. Azt tudjuk, hogy ez egy gyors neutronbefogódással járó folyamat, röviden r-folyamat. Idáig úgy vélték, hogy az r-folyamat vagy két neutroncsillag, vagy egy neutroncsillag és egy fekete lyuk ütközéséhez, vagy pedig egy ritka, különleges típusú, nagy tömegű csillagok fejlődésének végén bekövetkező szupernóva-robbanáshoz köthető.
Az r-folyamat során képződő atommagok közül néhány radioaktív, és évek millióinak kell eltelnie ahhoz, hogy stabil atommagokká alakuljanak át. A jód-129 és a kűrium-247 éppen ilyen izotópok, amelyek Naprendszerünk kialakulásakor a meteoritok anyagába kerültek. E két atommagnak van egy közös és igen jelentős tulajdonsága: majdnem azonos a felezési idejük. Ez azt jelenti, hogy a jód-129 és a kűrium-247 aránya nem változott a több milliárd évvel ezelőtti képződésük óta. „A kezdeti jód-129- és kűrium-247-arány befagyott az idő múlásával, megőrződött, mint egy fosszília, és ennek segítségével közvetlenül vizsgálhatjuk azt a legutolsó csillagászati eseményt, amelyik nehéz elemeket szállított a Naprendszerünket kialakító anyagba.” – mondja Benoit Côté, a kutatás vezetője, a Csillagászati Intézet munkatársa.
A kutatók megvizsgálták, hogy a neutroncsillagok, illetve neutroncsillag és fekete lyuk ütközése során milyen arányban képződik a jód-129 és a kűrium-247, és a számításokból kapott eredményeket összehasonlították a meteoritokban mérhető értékekkel. Arra a következtetésre jutottak, hogy a Naprendszer születése előtti utolsó r-folyamat nem játszódhatott le túlságosan nagy neutronsűrűségű közegben, mert akkor jóval több kűrium képződött volna a jódhoz képest. Ez azt is jelenti, hogy a nagyon nagy neutronsűrűséggel járó folyamatok, például amikor két neutroncsillag nagy energiájú ütközésekor az anyag kiszakad a neutroncsillag felszínéről, nem játszhattak fontos szerepet. Ellenben egy közepesen neutron-sűrű környezet, amilyen például a két összeolvadó csillag körül formálódó diszkből kilökődő anyag, már jó egyezést mutat a meteoritokban mért adatokkal.
Mivel az elemkeletkezés előrejelzése sok bizonytalan nukleáris tulajdonságon és csillagfolyamaton alapszik, a válasz arra, hogy egészen pontosan mi volt az az utolsó csillagászati objektum, ami nehéz elemeket szállított a Naprendszerünkbe, még mindig bizonytalan. „De az a felismerés, hogy a jód-129 és a kűrium-247 arányával közvetlenül vizsgálhatjuk a nehéz elemek képződésének körülményeit, önmagában is nagyszerű eredmény” – mondja Maria Lugaro, a budapesti kutatócsoport vezetője. Végső soron, a neutroncsillagok ütközése és a csillagrobbanások jövőbeli szimulációi, illetve a nukleáris tulajdonságok kísérleti vizsgálatai igazolhatják eredményeinket, és tovább pontosíthatják Naprendszerünk és ezen belül Földünk nehéz elemeinek eredetét.
Az eredményeket bemutató szakcikk a Science folyóiratban jelent meg. A kutatásban a Csillagászati Intézet RADIOSTAR ERC kutatócsoportjának munkatársai közül Benoit Côté, Andrés Yagüe, Világos Blanka, Soós Benjamin, Pető Mária, Benjamin Wehmeyer és Maria Lugaro vettek részt.
