Az ékszereinkben lévő ezüst vagy arany Földre kerülése előtt az univerzum legintenzívebb robbanásai során keletkezett. A csillagászok eleinte csak egyetlen kozmikus forgatókönyvet ismertek erre a folyamatra: úgy gondolták, hogy az ilyen elemek két ultrasűrű csillagmaradvány, úgynevezett neutroncsillagok ütközése nyomán keletkeznek. Most azonban egy másik eljárást is azonosítottak.
Amint arról a The Astrophysical Journal Letters című folyóiratban beszámolnak a kutatók, nehéz elemek képződésének nyomait azonosították egy óriási kitörésben, amelyet először 2004-ben észleltek egy erősen mágneses neutroncsillag irányából. A kitörést, amely során több energiát szabadult fel, mint a Napból 1 millió év alatt, 20 évvel ezelőtti első detektálása óta rejtélyek övezték. A kutatók egy közeli magnetárhoz, a neutroncsillagok egy különleges fajtájához vezették vissza az eseményt, amelynek mágneses mezője a földinek billiószorosa. A legnagyobb furcsaság az volt, hogy 10 perccel a hatalmas kitörés után egy második, halványabb jel is érkezett ugyanattól a csillagtól.
Akkoriban a csillagászok még nem tudták, hogy ez az utófénylés az úgynevezett r-folyamathoz köthető. Aztán 2017-ben a kutatók feltárták az első bizonyítékot az r-folyamatra azt követően, hogy az 1950-es években először elméletben felvázolták azt. Amikor egy kettős neutroncsillag tagjai egymásnak ütköznek, a téridőben hullámok terjednek szét, az ütközésből származó törmelék pedig az űrbe lövell, és a fény minden hullámhosszán felragyog. Miután mindkét jelet egyszerre észlelték – ez az áttörés megerősítette, hogy ez a fajta robbanás két ütköző neutroncsillagtól származik –, a kutatók végül az r-folyamat kémiai nyomait is megtalálták a törmelékben. A felfedezés megerősítette, hogy a neutroncsillagok összeolvadása a nehéz elemek, köztük az arany, az ezüst és a platina egyik kozmikus forrása.
De ez a fajta robbanás nem tudta megmagyarázni a nehéz elemek teljes készletét. „A neutroncsillag-összeolvadásokkal az a baj, hogy viszonylag későn kezdtek el bekövetkezni a galaxisunk történetében” – mondja Anirudh Patel, az új vizsgálat vezető kutatója, a Columbia Egyetem csillagásza. A korábbi korszakok nehéz elemeinek keletkezéséhez a csillagászoknak így más lehetséges forrásokra kellett vadászniuk. Miközben több más lehetőséget is vizsgáltak, Patel és csapata szimulációkat futtatott, amelyek alapján óriási kitörésekben is keletkezhetnek nehéz elemek. Miután újra elemezték a 2004-es kitörést, még több bizonyítékot találtak arra, hogy az pont megfelelő helyszín lehetett az r-folyamatnak.
A nehéz elemek formálódásához ritka, rövid ideig létező atomokra van szükség, amelyek többsége a természetben nem létezik a Földön. Ahogy az atomok olyan elemekké alakulnak, mint az arany vagy az ezüst, gamma-sugárzás formájában energiát sugároznak ki. Érdekes módon a magnetár titokzatos utófényében észlelt sugárzás pontosan megegyezett azzal, amit a csillagászok az r-folyamat során várnak. „Egyikünk sem gondolta volna, hogy az adatok 20 évig csak úgy ott fognak állni, és az elméleti előrejelzéseinkkel ilyen tökéletesen egyeznek majd” – mondja Patel.
A kutatók azt remélik, hogy mostantól minden eddiginél részletesebben tanulmányozhatják a nehéz elemek keletkezését. Míg a 2017-es esemény túl messze történt ahhoz, hogy a csillagászok az egyes elemeket kimutathassák, a jövőben lehetnek olyan magnetárkitörések, amelyek sokkal közelebb esnek. „Talán a legizgalmasabb lehetőség, ami ebből a vizsgálatból következik az, hogy a következő magnetárkitörésnél már akár egyes elemeket is észlelhetünk” – mondja Charles Horowitz, az Indianai Egyetem fizikusa, aki nem vett részt a mostani munkában.
Az r-folyamat további forrásai körül ugyanakkor még mindig rengeteg a bizonytalanság. Az új vizsgálat során feltárt folyamat a Tejútrendszer nehéz elemeinek mintegy 10%-áért lehet felelős, ami arra utal, hogy a csillagászoknak további folyamatok után kell kutatniuk, hogy megtalálják az összes ilyen elem forrását. Egy másik lehetséges lelőhely egy ritka szupernóvatípus lehet, amely gyorsan forgó neutroncsillagokat eredményez, mondja Patel.
A szakértő mindenesetre reméli, hogy további megfigyelésekkel egyre világosabb lesz a kép. „Ezek a nehéz elemek áthatják az életünket – minden nap használjuk őket. Elképesztő, ha belegondolunk, hogy milyen szélsőséges asztrofizikai környezetekben keletkeztek” – mondja Patel.
