Badanie galaktyki karłowatej wypełnionej ciężkimi pierwiastkami pozwoliło naukowcom odkryć, że umierające gwiazdy neutronowe mogą być głównym źródłem złota.
Początkowo we Wszechświecie były tylko najlżejsze atomy, wodór z niewielkimi ilościami helu. Cały zestaw pierwiastków, aż do żelaza, wyłonił się z nich w wyniku reakcji termojądrowych, które miały miejsce - i nadal występują - w trzewiach wielu pokoleń gwiazd. Jednak narodziny cięższych pierwiastków, w tym złota lub uranu, wymagają jeszcze ostrzejszych warunków, donosi Naked Science.
Ponad pół wieku temu teoretycy opisali możliwy mechanizm ich powstawania. Jest to proces r, w którym swobodnie poruszające się neutrony są wychwytywane przez jądra atomów żelaza, gromadząc się w nim. Niektóre neutrony mogą wtedy stracić elektron, zamieniając się w protony i tworząc coraz cięższe jądra. Obliczenia pokazują, że takie wychwytywanie powinno nastąpić szybko - szybciej niż rozpad niestabilnych izotopów żelaza ze zwiększoną liczbą neutronów. Wymaga to specjalnych warunków dla procesu r i uważa się, że w kosmosie można go zrealizować bezpośrednio przed eksplozją ogromnej supernowej lub w fali uderzeniowej tej eksplozji, gdy para niewiarygodnie gęstych gwiazd neutronowych łączy się oraz w innych bardzo ekstremalnych okolicznościach.
Ten obraz jest ogólnie akceptowany w astrofizyce, ale pod wieloma względami pozostaje teoretyczny. W szczególności, jaki wkład w wypełnienie Wszechświata tymi pierwiastkami mają supernowe, a jaki wkład wnoszą łączenie się gwiazd neutronowych, pozostaje przedmiotem dyskusji. Spory te rozwinęły się w wyniku nowych obserwacji galaktyki karłowatej Grid II, odkrytej zaledwie około rok temu. Grid II jest jednym z wielu małych satelitów Drogi Mlecznej i znajduje się zaledwie 98 000 lat świetlnych od Ziemi. I jest pełen pierwiastków cięższych od żelaza.
Astronomowie z Instytutu Kavli byli w stanie to zauważyć, używając teleskopów obserwatorium Las Campas w Chile. Obserwując siedem z dziewięciu największych i najjaśniejszych gwiazd siatki II, zauważyli anomalnie dużą ilość pierwiastków cięższych od żelaza. To niezwykle niezwykła cecha, która ostro odróżnia Grid II od tła sąsiednich galaktyk karłowatych. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature autorzy wysunęli hipotezę o tym, jakie potężne wydarzenie w odległej przeszłości Grid II mogłoby nasycić ją takimi elementami.
Faktem jest, że liczba i względny skład ciężkich pierwiastków, powstałych w wyniku wybuchu supernowej lub połączenia gwiazd neutronowych, może się różnić. „Eksplozja gwiazdy o masie ośmiokrotnej masy Słońca spowoduje powstanie złota mniej więcej wielkości księżyca” - wyjaśnia Enrico Ramirez-Ruz, profesor na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz. „W wyniku połączenia gwiazd neutronowych powstanie złoto równe całej masie Jowisza”. Ilość ciężkich pierwiastków odkrytych przez naukowców w Grid II wskazuje dokładnie gwiazdy neutronowe jako główne źródło takich jąder. Przynajmniej w galaktykach karłowatych.