I udkanten af vores sol i Mælkevejen galaksen er en relativt lysstærk stjerne, hvor astronomer har identificeret det bredeste udvalg af grundstoffer, der kan være til stede i en stjerne uden for vores solsystem. Undersøgelsen, ledet af University of Michigan astronom Jan Roederer, opdagede 65 grundstoffer i stjernen HD 222925. Toogfyrre af de opdagede grundstoffer er tunge grundstoffer, som er i bunden af det periodiske system. At identificere disse grundstoffer i en enkelt stjerne vil hjælpe astronomer med at forstå den såkaldte hurtige neutronindfangningsproces, eller en af de vigtigste måder, hvorpå tunge grundstoffer skabes i universet.
"Så vidt jeg ved, er dette rekord for ethvert objekt uden for vores solsystem. Det, der gør denne stjerne så unik, er den meget høje relative andel af grundstoffer, der er opført i de nederste to tredjedele af det periodiske system. Vi opdagede endda guld," sagde Roederer. "Disse elementer blev opnået som et resultat af processen med at fange hurtige neutroner. Det er det, vi forsøger at studere: fysikken for at forstå, hvordan, hvor og hvornår disse elementer blev produceret."
Processen, også kaldet "r-processen", begynder med tilstedeværelsen af lette elementer såsom jern. Derefter tilføjes der hurtigt - omkring et sekund - neutroner til kernerne af lette elementer. Resultatet er dannelsen af tungere grundstoffer som selen, sølv, tellur, platin, guld og thorium - den slags, der findes i HD 222925, som alle astronomer siger, sjældent findes i stjerner. "For at frigive neutroner og tilføje dem til kernerne af atomer, har du brug for en masse frie neutroner og meget høj energi," sagde Roederer. "Der er ikke så mange miljøer, hvor det kan ske."
Et sådant miljø er blevet bekræftet: sammensmeltende neutronstjerner. Neutronstjerner er de kollapsede kerner af supergigantiske stjerner, som er de mindste og tætteste kendte himmellegemer. Kolliderende par af neutronstjerner forårsager gravitationsbølger, og i 2017 opdagede astronomer først gravitationsbølger fra fusionerende neutronstjerner. En anden måde, hvorpå r-processen kan forekomme, er gennem kraftige stjerners eksplosive død. De grundstoffer, som Roederer og hans team identificerede i HD 222925, dannedes enten i en massiv supernova eller i fusionen af neutronstjerner helt i universets begyndelse.
Denne stjerne kan bruges som en proxy for, hvad der kunne ske som følge af en af disse begivenheder. Enhver model udviklet i fremtiden, som demonstrerer, hvordan r-processen eller naturen producerer grundstoffer i de nederste to tredjedele af det periodiske system, bør have samme signatur som HD 222925, siger Roederer.
Det er vigtigt, at astronomerne brugte Hubble-rumteleskopets instrument, som kan opsamle ultraviolette spektre. Dette instrument spillede en nøglerolle i at give astronomerne mulighed for at indsamle lys i den ultraviolette del af spektret, det svage lys, der kommer fra en kølig stjerne som HD 222925. Astronomerne brugte også et af Magellan-teleskoperne – et konsortium, som UM samarbejder med – ved Las Vegas Observatory -Campanas i Chile for at indsamle lys fra HD 222925 i den optiske del af lysspektret. Disse spektre koder for de "kemiske fingeraftryk" af grundstofferne inde i stjernerne, og læsning af disse spektre gør det muligt for astronomer at bestemme ikke kun de grundstoffer, der allerede er til stede i stjernen, men også mængden af hvert element.
Mange af undersøgelsens medforfattere er en del af en gruppe kaldet R-Process Alliance, en gruppe af astrofysikere, der arbejder på at løse store spørgsmål relateret til r-processen. Dette projekt repræsenterer et af gruppens hovedmål: at bestemme, hvilke elementer og i hvilke mængder der blev produceret i r-processen med en hidtil uset detaljeringsgrad.
Du kan hjælpe Ukraine med at kæmpe mod de russiske angribere. Den bedste måde at gøre dette på er at donere midler til Ukraines væbnede styrker gennem Red livet eller via den officielle side NBU.
Læs også: