Az univerzum első csillagai sokkal nehezebb elemeket is létrehozhattak, mint amilyeneket valaha láttunk

A csillagoknak az idők hajnalán képesnek kellett lenniük arra, hogy sokkal nehezebb elemeket hozzanak létre, mint bármi, ami valaha is előfordult a Földön, vagy egyáltalán a tágabb univerzumban.

Erre a következtetésre jutott a Michigani Egyetem csillagászaiból álló, Ian Roederer vezette csapat, írja a Science Alert. Ők a Tejútrendszerben 42 csillagot vizsgáltak, amelyek kémiai bőségét csak a 260-nál nagyobb atomtömegű elemek korábbi keletkezésével lehet megmagyarázni.

A világegyetemben található elemek többségét, azaz a hidrogénnél nehezebbeket csillagok hozták létre. Az első keletkezési módjuk a fúzió. A csillagok magjában az atomokat ‘összemosódnak’ és nehezebb elemeket hozznak létre.

A legnehezebb elem, amit ez a folyamat elő tud állítani, a vas. A vasnak a nehezebb elemekké való fúziója sokkal több energiát igényel, mint amennyit termel, ezért a csillag ilyenkor megsemmisül.

Egy másik mód azonban az önmegsemmisítés köré épül. A szupernóva- és a kilonóva-robbanásokban, amikor két neutroncsillag egymásnak csapódik, a körülmények éppen megfelelővé válnak a gyors neutronbefogási folyamathoz, azaz r-folyamathoz.

Az univerzum nehezebb elemeket rejtegethet, mint amilyeneket valaha láttunk

Ilyenkor olyan sok neutron van körülöttük, hogy a rendelkezésre álló atommagokba csapódnak, és egy nehezebb elemet alkotnak. Ehhez nagyon szélsőséges, energikus környezetre van szükség, például egy szupernóvára.

Ráadásul az egész folyamat nagyon gyorsan történik. Megerősítették, hogy ennek során olyan elemek keletkeznek, mint az arany, a platina, a tórium és az urán. De még mindig sok mindent nem tudunk arról, hogyan keletkeznek az elemek.

“Van egy általános elképzelésünk arról, hogyan működik az r-folyamat, de a folyamat feltételei meglehetősen szélsőségesek” – magyarázza Roederer.

Nincs tudjuk, hogy az univerzumban hány különböző típusú hely képes az r-folyamatot létrehozni, nem tudjuk, hogyan végződik az r-folyamat, és nem tudunk választ adni olyan kérdésekre, mint például, hogy hány neutront lehet hozzáadni.

“Vagy, hogy milyen nehéz lehet egy elem egyáltalán. Ezért úgy döntöttünk, hogy néhány már jól ismert csillagban megvizsgáljuk azokat az elemeket, amelyek hasadással keletkezhetnek, hogy lássuk, megválaszolhatunk néhány ilyen jellegű kérdést.”

Egy másik mód, amiről tudjuk, hogy elemek keletkezhetnek, az a maghasadás. Ilyenkor egy atom az összeolvadás helyett szétválik, és az eredmény egy kisebb tömegű elem lesz.

A Tejútrendszer 42 csillagának kémiai összetételét, amelyet Roederer és csapata vizsgált, már jól tanulmányozták és megállapították.

Az univerzum első csillagai túlnyomórészt hidrogénből álltak. Ezek a csillagok magjukban alkották meg az elemeket, majd elpusztultak, és a környező teret elárasztották elemekkel, amelyeket a csillagok következő generációi vettek fel.

A kutatócsoport által vizsgált csillagok esetében ismert, hogy a szupernóva-robbanások során az r-folyamat során keletkezett elemek.

A kutatók azonban nem az r-folyamat elemeit keresték. Olyan elemeket kerestek, amelyek a hasadás termékei lehetnek, mint például a ruténium, a ródium, a palládium és az ezüst. És ahelyett, hogy a csillagokat külön-külön vizsgálták volna, mint általában, a kutatók csoportosan vizsgálták őket.

Forró nyomon

Ennek köszönhetően találtak egy mintát. Bizonyos más elemek jelenléte bizonyos gyakorisági arányokban várható, ha a csapat által vizsgált fémek az r-folyamat során keletkeztek. Ezek az arányok nem voltak jelen. Eszerint a kérdéses elemek hasadással keletkeztek.

Ez azt jelenti, hogy a korai csillagok, ahonnan ezek a fémek származnak, sokkal nehezebb, 260-as atomtömegnél nagyobb tömegű elemeket termelhettek, amelyek később könnyebb, stabilabb elemekké hasadtak.

Soha, sehol nem figyeltük meg ezeknek az elemeknek a természetes előfordulását. Láttuk őket a laboratóriumban, de a felezési idejük olyan rövid, hogy szinte azonnal bomlanak.

A kutatás azonban azt mutatja, hogy a lehetséges hasadási termékeik keresése megmondhatja, mennyire valószínű vagy gyakori a keletkezésük a tágabb univerzumban.

Érdemes elolvasni:

• Lehetséges, hogy a Tejútrendszer küllője egy galaktikus ütközéskor alakult ki?
• Hazugságok a világűrről, amiket Neked is mondtak már