Ο χρυσός που περιλαμβάνεται στο δαχτυλίδι σας, στα κοσμήματα και το ουράνιο που χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε πυρηνικούς σταθμούς, πιστεύεται ότι προέρχεται από τις βίαιες συνθήκες που δημιουργούνται όταν δύο υπερπυκνά νεκρά αστέρια που ονομάζονται αστέρια νετρονίων συγκρούονται.
Αυτή η σύγκρουση μεταξύ άστρων νετρονίων δημιουργεί επίσης κυματισμούς στον χωροχρόνο που ονομάζονται βαρυτικά κύματα, εκρήξεις ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας που ονομάζονται εκρήξεις ακτίνων γάμμα και μια λάμψη φωτός που ονομάζεται kilonova που μπορεί να ανιχνευθεί εδώ στη Γη. Στοιχεία από ένα τέτοιο γεγονός εντοπίστηκαν στις 17 Αυγούστου 2017.
Τώρα, μια ομάδα επιστημόνων, συμπεριλαμβανομένων ερευνητών από το Max Planck Institute for Gravitational Physics και το Πανεπιστήμιο του Πότσνταμ, χρησιμοποίησαν ένα προηγμένο εργαλείο λογισμικού για να αναλύσουν τα αποτελέσματα αυτής της έκρηξης kilonova, προσθέτοντας δεδομένα από ραδιοφωνικές και ακτίνες Χ που έχουν παρατηρηθεί σε άλλα αστέρια νετρονίων, υπολογισμούς πυρηνικής φυσικής και ευρήματα από πειράματα σύγκρουσης που πραγματοποιήθηκαν σε επιταχυντές σωματιδίων εδώ στη Γη.
Η προσπάθεια θα μπορούσε να βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση των εξωτικών και ταραγμένων περιβαλλόντων που δημιουργούνται όταν τα εξαιρετικά πυκνά νεκρά αστέρια συνθλίβονται μεταξύ τους για να δημιουργήσουν τις μοναδικές συνθήκες που γνωρίζουν οι επιστήμονες που μπορούν να δημιουργήσουν στοιχεία ισχυρότερα από τον σίδηρο.
«Η νέα μας μέθοδος θα βοηθήσει στην ανάλυση των ιδιοτήτων της ύλης σε ακραίες πυκνότητες. Θα μας επιτρέψει επίσης να κατανοήσουμε καλύτερα τη διαστολή του σύμπαντος και σε ποιο βαθμό σχηματίζονται βαριά στοιχεία κατά τη συγχώνευση άστρων νετρονίων», είπε ο επιστήμονας της Βαρυτικής Φυσικής Τιμ Ντίτριχ είπε σε μια δήλωση.
Η ακραία σύγκρουση των αστεριών νετρονίων
Τα αστέρια νετρονίων γεννιούνται όταν τα τεράστια αστέρια φτάνουν στο τέλος του καυσίμου τους για πυρηνική σύντηξη στους πυρήνες τους και έτσι οδηγούνται στον θάνατό τους. Αυτό προκαλεί την ταχεία κατάρρευση αυτού του πυρήνα, ενώ τα εξωτερικά στρώματα του άστρου απομακρύνονται, αφήνοντας πίσω ένα σώμα με μάζα μεταξύ μίας και δύο φορές μεγαλύτερης αυτής του ήλιου, στριμωγμένο σε πλάτος ισοδύναμο με μια πόλη εδώ στη Γη, περίπου 12 μίλια (20 χιλιόμετρα).
Ως αποτέλεσμα, το υλικό που αποτελείται από ένα αστέρι νετρονίων είναι τόσο πυκνό που ένα απλό κομμάτι σε μέγεθος κύβου ζάχαρης, όταν μεταφερθεί στη Γη, θα ζύγιζε έως και 3.000 Empire State Buildings ή ολόκληρη την ανθρώπινη φυλή. Αυτή η νεκρή αστρική ύλη είναι επίσης εξαιρετική επειδή είναι πλούσια σε νετρόνια, σωματίδια που κανονικά είναι εγκλωβισμένα σε ατομικούς πυρήνες με πρωτόνια.
Όταν τα αστέρια νετρονίων συγκρούονται, θραύσματα αυτής της πλούσιας σε νετρόνια ύλης εκτοξεύονται στο διάστημα. Αυτό δημιουργεί ένα περιβάλλον γεμάτο με ελεύθερα νετρόνια που μπορούν να συλληφθούν γρήγορα από άλλα άτομα, δημιουργώντας πολύ βαριά στοιχεία πέρα από τα όρια του περιοδικού πίνακα – κάτι που οι επιστήμονες ονόμασαν «διαδικασία ταχείας σύλληψης» ή «διαδικασία r».
Αυτά τα στοιχεία είναι ασταθή και διασπώνται σε σταθερά βαριά στοιχεία όπως ο χρυσός και το ουράνιο. Αυτή η διάσπαση συνοδεύεται από την εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας – το φως που σχηματίζει τη λάμψη kilonova.
Αυτό σημαίνει ότι η μελέτη του kilonova που εμφανίζεται μετά από μια συγχώνευση άστρων νετρονίων είναι η μοναδική διαδρομή για τη μελέτη των φυσικών διεργασιών που σφυρηλατούν στοιχεία πέρα από τον σίδηρο, τα οποία δεν μπορούν να δημιουργηθούν στους πυρήνες ακόμη και των πιο ογκωδών αστέρων.
Μέχρι στιγμής, μόνο μία συγχώνευση αστεριών νετρονίων σε ένα συρρικνούμενο δυαδικό σύστημα έχει καταγραφεί στα βαρυτικά κύματα και στις ηλεκτρομαγνητικές εκπομπές του. Το συμβάν, που ονομάζεται GW170817, προέκυψε από συγκρουόμενα αστέρια νετρονίων που βρίσκονται 130 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, τα οποία στροβιλίστηκαν μαζί και συγχωνεύτηκαν, δημιουργώντας σήματα που εντοπίστηκαν εδώ στη Γη το 2017.
Η ομάδα χρησιμοποίησε το λογισμικό της για να δημιουργήσει ένα μοντέλο αυτού του γεγονότος που αποτελείται από βαρυτικά κύματα από τις τελευταίες σπείρες αυτών των άστρων νετρονίων το ένα γύρω από το άλλο πριν συγκρουστούν. «Αναλύοντας τα δεδομένα συνεκτικά και ταυτόχρονα, παίρνουμε πιο ακριβή αποτελέσματα», δήλωσε το μέλος της ομάδας και επιστήμονας του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης, Πίτερ Πανκγ.
Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να περιγράψει με ακρίβεια τι συνέβη κατά τη διάρκεια αυτής της συγχώνευσης άστρων νετρονίων που συνέβη πριν από περισσότερα από 130 εκατομμύρια χρόνια και έχει εμπλουτίσει το περιβάλλον της με χρυσό, ουράνιο και άλλα βαριά στοιχεία.
Το μοντέλο που αναπτύχθηκε από την ομάδα θα μπορούσε να είναι κατάλληλο για χρήση στη λεπτομέρεια των γεγονότων που συμβαίνουν όταν και άλλα αστέρια νετρονίων συγκρούονται καθώς θα υπάρξουν αναβαθμίσεις πριν από μελλοντικές δοκιμές παρατήρησης που θα μας δώσουν πληροφορίες για ακόμη περισσότερους κυματισμούς στον χωροχρόνο που εκτοξεύτηκαν από συγκρούσεις άστρων νετρονίων.
Πηγή: Space.com
*Photo Credits: SHUTTERSTOCK
