Uuden tutkimuksen mukaan erittäin magnetisoituneen tähden, magnetarin, lähettämä jättimäinen purkaus voi tuottaa raskaita alkuaineita, kuten kultaa ja platinaa.
Voimakkaan magneettisten neutronitähtien eli magnetarien räjähdysmäiset purkaukset voivat muodostaa lyhyessä ajassa valtavan määrän kultaa, platinaa, uraania ja muita raskaita alkuaineita.
Asiasta kertoo The Astrophysical Journal Letters –lehdessä julkaistu Flatiron Instituten tutkimus. Instituutti kertoo sivuillaan edistävänsä tieteellistä tutkimusta laskennallisten menetelmien avulla.
Tuoreen laskelman mukaan vuonna 2004 havaitun jättipurkauksen tuottamien alkuaineiden massa vastasi noin 27 Kuun tai Marsin massaa, ja vastaavat ilmiöt saattavat selittää jopa kymmenesosan Linnunradan raskaista alkuaineista.
”Tämä on oikeastaan vasta toinen kerta, kun olemme koskaan nähneet suoraan todisteen siitä, missä nämä alkuaineet syntyvät”, tutkimuksen yksi kirjoittaja, Columbian yliopiston professori Brian Metzger, sanoo tiedotteessa ja muistuttaa, että ensimmäinen havainto saatiin neutronitähtien yhteentörmäyksestä vuonna 2017. ”Tämä on merkittävä harppaus ymmärryksessämme raskaiden alkuaineiden tuotannosta.”
Lähes kaikki alkuaineet ovat syntyneet tähdissä – joko niiden elinaikana tai tähtien kuollessa. Kevyiden alkuaineiden syntyprosessi tunnetaan hyvin, mutta rautaa raskaampien suuren neutronitiheyden alkuaineiden syntyä ei tunneta täysin.
Nämä alkuaineet, joihin kuuluvat myös uraani ja strontium, syntyvät niin sanotussa neutronisieppauksessa eli r-prosessissa. Se vaatii vapaita neutroneja, joita esiintyy vain ääriolosuhteissa, kuten aiemmin havaitussa neutronitähtien törmäyksessä. Tällaiset törmäykset ovat kuitenkin niin harvinaisia, että ne eivät voi selittää kaikkien näiden alkuaineiden olemassaoloa.
Tutkijaryhmän laskelmat paljastivat, että jättimäisissä purkauksissa syntyy epävakaita, raskaita ytimiä. Niiden hajotessa syntyy kullan kaltaisia vakaita alkuaineita – ja samalla kirkas valo. Vuonna 2024 tehdyn laskelman mukaan osa siitä näkyy gammasäteinä
”On aika uskomatonta ajatella, että jotkin ympärillämme olevat raskaat alkuaineet, kuten puhelimissamme ja tietokoneissamme olevat jalometallit, syntyvät näissä hurjan äärimmäisissä olosuhteissa”, tutkimuksen pääkirjoittaja Anirudh Patel sanoo tiedotteessa.
Tutkimuksen mukaan magnetarien jättipurkaukset voivat tapahtua hyvin varhaisessa galaksien kehitysvaiheessa ja selittää, miksi nuorissa galakseissa näkyy enemmän raskaita alkuaineita kuin neutronitähtien harvinaiset törmäykset pystyvät tuottamaan.
”Tapaus oli tavallaan unohtunut vuosien varrella”, Metzger sanoo viitaten vuoden 2004 havaintoon, jota r-prosessin asiantuntijat eivät olleet aiemmin osanneet yhdistää raskaiden alkuaineiden syntyyn. Malli sopi siihen kuitenkin hänen sanojensa mukaan täydellisesti ja osoitti, että jopa Marsin massaa vastaava määrä raskasta ainetta voi syntyä sekunneissa.
Magnetarien jättipurkauksia esiintyy Linnunradassa arviolta muutaman vuosikymmenen välein, mutta ne jäävät helposti havaitsematta.
”Kun gammapurkaus on havaittu, ultraviolettiteleskooppi täytyy suunnata kohteeseen 10–15 minuutin kuluessa, jotta näkee signaalin huipun ja voi varmistaa, että r-prosessin alkuaineita syntyy siellä”, Metzger sanoo.
Tilannetta tulee todennäköisesti parantamaan Nasan vuonna 2027 laukaistava Compton Spectrometer and Imager, jonka herkkyys riittää sieppaamaan magnetarien jälkihehkun ajoissa. Kun lisää havaintoja kertyy, tutkijat voivat tarkentaa, kuinka suuri osa maailmankaikkeuden kullasta ja platinasta on peräisin magnetareista – ja onko universumissa vielä muita raskaiden alkuaineiden lähteitä.
Tilaa nyt TM:n uusi Tiede & teknologia -uutiskirje, niin saat kerran viikossa tärkeimmät tieteen ja teknologian uutiset!