Twee astronomen denken dat ze de botsing tussen de oude sterren hebben vastgesteld die ons zonnestelsel zijn cache van kostbaar goud en platina bezorgde - een deel ervan in ieder geval.
In een nieuwe studie die op 1 mei in het tijdschrift Nature werd gepubliceerd, analyseerde het duo de overblijfselen van radioactieve isotopen, of versies van moleculen met verschillende aantallen neutronen, in een zeer oude meteoriet. Vervolgens vergeleken ze die waarden met isotoopverhoudingen geproduceerd door een computersimulatie van neutronensterfusies - catastrofale stellaire botsingen die rimpelingen in het weefsel van ruimtetijd kunnen veroorzaken.
De onderzoekers ontdekten dat een botsing van een enkele neutronenster, die ongeveer 100 miljoen jaar voordat ons zonnestelsel zich vormde en zich op 1000 lichtjaar afstand bevond, begon, onze kosmische buurt mogelijk veel van de elementen heeft geleverd die zwaarder zijn dan ijzer, dat 26 protonen heeft. Dit omvat ongeveer 70% van de curiumatomen van ons vroege zonnestelsel en 40% van de plutoniumatomen ervan, plus vele miljoenen ponden edelmetalen zoals goud en platina. In totaal heeft deze enkele oude stercrash ons zonnestelsel mogelijk 0,3% van al zijn zware elementen gegeven, vonden de onderzoekers - en we dragen er elke dag een paar bij ons.
Hij voegde eraan toe dat als je een gouden of platina trouwring draagt, je ook een beetje van het explosieve kosmische verleden draagt. 'Ongeveer 10 milligram ervan is waarschijnlijk 4,6 miljard jaar geleden gevormd', zei Bartos.
Er zit goud in die sterren
Hoe maakt een ster een trouwring? Er is een epische kosmische explosie voor nodig (en een paar miljard jaar geduld).
Elementen zoals plutonium, goud, platina en andere die zwaarder zijn dan ijzer, worden gecreëerd in een proces dat snelle neutronenvangst wordt genoemd (ook wel het r-proces genoemd), waarbij een atoomkern snel naar een stel vrije neutronen glijdt voordat de kern de tijd heeft om radioactief verval. Dit proces vindt alleen plaats als gevolg van de meest extreme gebeurtenissen in het universum - in stellaire explosies die supernova's worden genoemd of botsende neutronensterren - maar wetenschappers zijn het oneens over welke van deze twee verschijnselen in de eerste plaats verantwoordelijk is voor de productie van zware elementen in het universum.
In hun nieuwe onderzoek voeren Bartos en zijn collega Szabolcs Marka (van de Columbia University in New York) aan dat neutronensterren de belangrijkste bron zijn van zware elementen in het zonnestelsel. Om dit te doen, vergeleken ze de radioactieve elementen die in een oude meteoriet waren bewaard met numerieke simulaties van fusies van neutronensterren op verschillende punten in de ruimte-tijd rond de Melkweg.
"De meteoor bevatte het overblijfsel van radioactieve isotopen geproduceerd door fusies van neutronensterren," vertelde Bartos WordsSideKick.com in een e-mail. 'Hoewel ze lang geleden zijn vergaan, konden ze worden gebruikt om de hoeveelheid van de oorspronkelijke radioactieve isotoop te reconstrueren op het moment dat het zonnestelsel werd gevormd.'
De meteoriet in kwestie bevatte vervallen isotopen van plutonium-, uranium- en curiumatomen, die de auteurs van een studie uit 2016 in het tijdschrift Science Advances gebruikten om de hoeveelheden van deze elementen in het vroege zonnestelsel te schatten. Bartos en Marka hebben die waarden in een computermodel gestopt om erachter te komen hoeveel neutronensterfusies er nodig zouden zijn om het zonnestelsel met de juiste hoeveelheden van die elementen te vullen.
Een ongedwongen catastrofe
Het blijkt dat een enkele fusie van neutronensterren de oplossing zou zijn, als het dicht genoeg bij ons zonnestelsel gebeurde - binnen 1000 lichtjaar, of ongeveer 1% van de diameter van de Melkweg.
Men denkt dat neutronensterfusies vrij zeldzaam zijn in ons sterrenstelsel en slechts een paar keer per miljoen jaar voorkomen, schreven de onderzoekers. Supernova's daarentegen komen veel vaker voor; volgens een onderzoek uit 2006 van de European Space Agency, explodeert een zware ster eens in de 50 jaar in ons sterrenstelsel.
Dat supernova-percentage is veel te hoog om rekening te houden met de niveaus van zware elementen die werden waargenomen in meteoren van het vroege zonnestelsel, concludeerden Bartos en Marka, en ze uitgesloten als de waarschijnlijke bron van die elementen. Een enkele fusie van neutronensterren in de buurt past echter perfect in het verhaal.
Volgens Bartos "werpen deze resultaten een helder licht" op de explosieve gebeurtenissen die ons zonnestelsel hebben helpen maken wat het is.
