Nakon Velikog praska, svemir se sastojao uglavnom od vodika i nekoliko atoma helija, najlakših elemenata u periodnom sustavu. Svi elementi teži od helija nastali su tijekom 13,8 milijardi godina između Velikog praska i današnjice. Zvijezde su proizvele mnoge teže elemente putem nuklearne fuzije, no taj proces stvara elemente samo do težine željeza. Kako objašnjava Robert Brose, docent na Fakultetu fizičkih znanosti na Sveučilištu Dublin City (DCU), stvaranje težih elemenata zahtijeva energiju umjesto njezinog oslobađanja. Kako bismo objasnili prisutnost težih elemenata danas, potrebno je pronaći fenomene koji ih mogu proizvesti. Jedan takav događaj su izboji gama zračenja (eng. gamma-ray burst, GRB) – najmoćnije eksplozije u svemiru. Ove eksplozije mogu emitirati svjetlost kvintilijun puta jaču od Sunca i smatra se da ih uzrokuju razni događaji. GRB-ovi se dijele na dvije kategorije: duge i kratke bljeskove. Dugi GRB-ovi povezani su sa smrću masivnih, brzo rotirajućih zvijezda. Prema ovoj teoriji, brza rotacija usmjerava materijal izbačen tijekom kolapsa zvijezde u uske mlazove koji se kreću iznimno velikim brzinama.
Kratki bljeskovi traju samo nekoliko sekundi i smatra se da su uzrokovani sudarom dviju neutronskih zvijezda – kompaktnih, gustih “mrtvih” zvijezda. U kolovozu 2017. godine, LIGO i Virgo detektori gravitacijskih valova u SAD-u otkrili su signal koji je dolazio od sudara dviju neutronskih zvijezda. Nekoliko sekundi kasnije, kratki izboj gama zračenja, poznat kao GRB 170817A, otkriven je iz istog smjera na nebu. Tijekom nekoliko tjedana, gotovo svaki teleskop na Zemlji bio je usmjeren prema ovom događaju u neviđenom naporu da se prouči njegovo djelovanje.
Otkrivanje kilonove
Promatranja su otkrila kilonovu na mjestu GRB 170817A. Kilonova je slabija inačica supernova eksplozije. Još zanimljivije, postojali su dokazi da su mnogi teški elementi proizvedeni tijekom eksplozije. Studija objavljena u časopisu Nature pokazala je da je ova kilonova proizvela dvije kategorije ostataka: jedne sastavljene uglavnom od lakih elemenata i druge koja je sadržavala teške elemente. Nuklearna fuzija može proizvesti elemente do težine željeza u periodnom sustavu, ali postoji drugi proces koji može objasniti kako je kilonova proizvela teže elemente.
R-proces: Hvatanje neutrona
Brzi proces hvatanja neutrona, ili r-proces, događa se kada jezgre težih elemenata poput željeza hvataju mnogo neutrona u kratkom vremenu. Oni tada brzo rastu u masi, stvarajući teže elemente. Da bi r-proces funkcionirao, potrebni su visoka gustoća, visoka temperatura i velik broj dostupnih slobodnih neutrona. Izboji gama zračenja pružaju ove uvjete. Međutim, spajanje dviju neutronskih zvijezda, poput onog koje je uzrokovalo kilonovu GRB 170817A, vrlo je rijedak događaj. Zapravo, možda su toliko rijetki da ih čine malo vjerojatnim izvorom za obilne teške elemente u svemiru. Ali što je s dugim izbojima gama zračenja?
Studija o GRB 221009: Najsvjetliji svih vremena
Nedavna studija istražila je dugi izboj gama zračenja, GRB 221009, nazvan BOAT – (Brigthest of all time) ili najsvjetliji svih vremena. Ovaj izboj gama zračenja je zabilježen kao puls intenzivnog zračenja koji je prošao kroz Sunčev sustav 9. listopada 2022. BOAT je izazvao sličnu astronomsku promatračku kampanju kao kilonova. Bio je 10 puta energičniji od prethodnog rekordera i toliko blizu da je njegov utjecaj na Zemljinu atmosferu bio mjerljiv i usporediv s velikom solarnom olujom. Među teleskopima koji su proučavali posljedice BOAT-a bio je i svemirski teleskop James Webb (JWST). Promatrao je izboj gama zračenjaoko šest mjeseci nakon eksplozije kako ne bi bio zaslijepljen naknadnim sjajem. Podaci koje je prikupio JWST pokazali su da, unatoč iznimnoj svjetlini događaja, uzrok je bila prosječna supernova eksplozija. Unatoč svjetlini izboja gama zračenja, prethodna promatranja drugih dugih izboja gama zračenja pokazala su da nema korelacije između svjetline izboja gama zračenja i veličine supernova eksplozije povezane s njim. BOAT nije iznimka. JWST tim također je procijenio broj teških elemenata proizvedenih tijekom BOAT eksplozije. Nisu pronašli nikakve naznake elemenata proizvedenih r-procesom. Ovi rezultati sugeriraju da izboja gama zračenja možda nisu ključni izvor teških elemenata u svemiru. Mora postojati izvor ili izvori koji tek trebaju biti otkriveni.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
