A meteoritok megőrzik az ősi csillagrobbanások körülményeinek emlékét

2156

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.

Fantáziakép neutroncsillagok összeolvadásában keletkező nehéz elemekről. (Forrás: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser)

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.

Hozzászólás

hozzászólás