Poprvé byl identifikován těžký chemický prvek vzniklý při kolizi neutronových hvězd

Objev učinili na základě pozorování získaných pomocí dalekohledu ESO/VLT vybaveného spektrografem X-shooter. Výsledky potvrzují předpoklad, že těžší chemické prvky ve vesmíru mohou vznikat i při explozivním spojení dvou neutronových hvězd. Přináší tak další díl komplikované skládanky popisující evoluci chemických prvků ve vesmíru.

V roce 2017 vědci zaznamenali intenzivní gravitační vlnu ze zdroje, který dostal označení GW170817. Krátce na to se podařilo nalézt také jeho optický protějšek a následně prokázat, že se v tomto případě jednalo o efekty doprovázející explozivní splynutí dvou neutronových hvězd, jev označovaný termínem kilonova.

Na objevu i následných pozorováních se podílely teleskopy ESO v Chile včetně dalekohledu VLT. Astronomové předpokládali, že pokud při takové kolizi vznikají nové chemické prvky, jejich přítomnost v pozůstatcích po výbuchu by mělo být možné prokázat. A to se také podařilo týmu evropských astronomů díky pozorováním pořízeným pomocí dalekohledu VLT (Very Large Telescope) a spektrografu X-shooter.  

Související

Ilona Cílková

Druhý detekovaný mezihvězdný objekt přiletěl ze…

Petr Sýkora

Do volného vesmíru vystoupila z Mezinárodní…

Krátce po detekci zdroje GW170817 se na objekt zaměřila celá flotila přístrojů ESO s cílem detailně monitorovat výbuch kilonovy v širokém rozsahu vlnových délek elektromagnetického záření.

Pomocí spektrografu X-shooter vědci pořídili spektra od ultrafialové až po blízkou infračervenou oblast. Již první analýza získaných dat naznačovala možnou přítomnost těžkých chemických prvků, ale až dosud se astronomům nedařilo odhalit, o jaké prvky se jedná.  

„Na základě nové analýzy dat získaných krátce po explozi kilovony v roce 2017 se nám nyní podařilo identifikovat známky jednoho konkrétního chemického prvku v pozůstatcích po výbuchu, a to stroncia. Prokázali jsme, že kolize dvou neutronových hvězd vede ke vzniku tohoto prvku ve vesmíru,“ říká vedoucí autor práce Darach Watson z University of Copenhagen. Na zemi nacházíme stroncium v půdě a koncentruje se v některých typech minerálů. Soli stroncia se využívají například v rachejtlích ohňostrojů, protože světelnému záblesku dodávají intenzivní červenou barvu. 

Fyzikální procesy, které vedou k tvorbě těžších chemických prvků ve vesmíru, astronomové znají od 50. let 20. století. V následujících desetiletích se jim podařilo odhalit všechny hlavní kosmické zdroje, s výjimkou jednoho. „Toto je poslední krok v desítky let trvajícím pátrání po původu prvků,“ upozorňuje Darach Watson. „Věděli jsme, že vznik chemických prvků probíhá v běžných hvězdách, při explozích supernov nebo ve vnějších obálkách starých hvězd. Ale až dosud jsme si nebyli jisti, kde dochází k poslednímu dosud nepozorovanému procesu – rychlému zachycování neutronů, při kterém vznikají těžké chemické prvky periodické tabulky.“    

Rychlé zachycování neutronů je proces, při kterém atomové jádro zachytává neutrony dostatečně rychle na to, aby mohlo dojít k tvorbě velmi těžkých prvků.

Ačkoliv řada chemických prvků vzniká v jádrech hvězd, vytvoření těžkých prvků, jako je například stroncium, vyžaduje prostředí s ještě vyšší teplotou a velkým počtem volných neutronů. Rychlé zachycení neutronů tedy přirozeně probíhá jen v opravdu extrémních podmínkách, kde jsou jádra bombardována obrovským počtem neutronů.