Otkriveno kako u Svemiru nastaju ogromne količine zlata? Naučnici misle da je "kriva" erupcija svemirskog čuda

Astronomi već decenijama pokušavaju da odrede kosmičko poreklo najtežih elemenata, poput zlata. Sada, novo istraživanje zasnovano na signalu otkrivenom u arhivskim podacima svemirskih misija moglo bi da ukaže na jedan mogući trag: magnetare, odnosno veoma magnetizovane neutronske zvezde, piše CNN.

Naučnici veruju da su lakši elementi poput vodonika i helijuma, pa čak i mala količina litijuma, verovatno postojali ubrzo nakon Velikog praska koji je stvorio svemir pre 13,8 milijardi godina.

Zatim su eksplozije zvezda oslobodile teže elemente poput gvožđa, koji su se potom ugrađivali u nove zvezde i planete. Međutim, raspodela zlata — koje je teže od gvožđa — kroz svemir predstavlja misteriju za astrofizičare.

„To je prilično fundamentalno pitanje, kada govorimo o poreklu složene materije u svemiru“, rekao je Anirud Patel, glavni autor studije objavljene u časopisu The Astrophysical Journal Letters i doktorand fizike na Univerzitetu Kolumbija u Njujorku. „To je zabavna slagalica koja zapravo još nije rešena.“

Do sada se smatralo da zlato u svemiru nastaje isključivo prilikom sudara neutronskih zvezda.

Astronomi su 2017. posmatrali sudar dve neutronske zvezde. Ovaj kataklizmični sudar izazvao je talase u prostor-vremenu, poznate kao gravitacioni talasi, kao i svetlost iz gama-zraka. Taj događaj, poznat kao kilonova, takođe je stvorio teške elemente poput zlata, platine i olova. Kilonove su upoređivane sa „fabrikama“ zlata u svemiru.

Veruje se da se većina spajanja neutronskih zvezda dogodila tek u poslednjih nekoliko milijardi godina, rekao je koautor studije Erik Berns, vanredni profesor i astrofizičar sa Državnog univerziteta Luizijane u Baton Ružu.

Ali ranije nerazumljivi podaci stari 20 godina sa teleskopa NASA-e i Evropske svemirske agencije sugerišu da su erupcije magnetara, koji su nastali mnogo ranije — u ranoj fazi svemira — možda bile još jedan način za stvaranje zlata, rekao je Berns.

Zvezdani zemljotresi

Neutronske zvezde su ostaci jezgra eksplodiranih zvezda i toliko su guste da bi jedna kašičica njihove materije na Zemlji težila milijardu tona. Magnetari su izuzetno sjajna vrsta neutronskih zvezda sa neverovatno jakim magnetnim poljem.

Astronomi još pokušavaju da utvrde kako magnetari tačno nastaju, ali veruju da su se prvi magnetari pojavili ubrzo nakon prvih zvezda — otprilike 200 miliona godina nakon nastanka svemira, odnosno pre oko 13,6 milijardi godina, rekao je Berns.

Povremeno, magnetari oslobađaju ogromne količine zračenja usled tzv. „zvezdanih zemljotresa“ (starquakes).

Na Zemlji, zemljotresi nastaju jer Zemljino užareno jezgro izaziva kretanje kore, a kada se nagomila dovoljno naprezanja, dolazi do potresa tla. Zvezdani potresi su slični, objasnio je Berns.

„Neutronske zvezde imaju koru i superfluidno jezgro. Kretanje ispod površine stvara naprezanje, koje može dovesti do zvezdanog zemljotresa. Na magnetarima, ti zemljotresi proizvode vrlo kratke bljeskove rendgenskih zraka. Kao i na Zemlji, postoje periodi kada je određena zvezda posebno aktivna i proizvodi stotine ili hiljade erupcija u roku od nekoliko nedelja. I povremeno se dogodi posebno snažan zemljotres.“

Istraživači su pronašli dokaze koji sugerišu da magnetar izbacuje materiju tokom velike erupcije, ali nisu imali fizičko objašnjenje za izbacivanje mase zvezde, rekao je Patel.

Verovatno je da erupcije zagrevaju i izbacuju materijal kore velikim brzinama, prema nedavnom istraživanju nekoliko koautora nove studije, uključujući Patelovog mentora Brajana Meczgera, profesora fizike na Univerzitetu Kolumbija i višeg istraživača u Institutu Flatiron u Njujorku.

„Pretpostavili su da su fizički uslovi u toj eksploziji pogodni za proizvodnju teških elemenata“, rekao je Patel.

Pratili signal iz zvezda

Istraživački tim je želeo da utvrdi da li postoji veza između zračenja iz erupcija magnetara i formiranja teških elemenata. Naučnici su tražili dokaze u talasnim dužinama vidljive i ultraljubičaste svetlosti. Ali Berns se zapitao da li bi erupcija mogla stvoriti i gama-zrake koji bi se mogli pratiti.

Proučavao je podatke o gama-zracima iz poslednje velike erupcije magnetara, koja je zabeležena u decembru 2004. i snimljena misijom INTEGRAL (Međunarodna gama-zračna astrofizička laboratorija), koja je sada penzionisana. Astronomi su tada identifikovali signal, ali nisu znali kako da ga protumače, rekao je Berns.

Predviđanja iz modela koji je ranije predložio Meczger veoma su se poklapala sa signalom iz podataka iz 2004. godine. Gama-zraci su ličili na ono što bi izgledalo kao stvaranje i širenje teških elemenata tokom velike erupcije magnetara.

Podaci iz NASA-inih misija RHESSI i Wind takođe su podržali nalaze tima. Berns je rekao da je dugoročno javno finansirano istraživanje omogućilo ovo otkriće.

„Kada smo pravili naš model i davali predviđanja u decembru 2024, niko od nas nije znao da se signal već nalazi u postojećim podacima. Nismo mogli ni da zamislimo da će se naši teorijski modeli tako dobro uklopiti. Bilo je to zaista uzbudljivo praznično vreme za sve nas“, rekao je Patel. „Veoma je kul pomisliti da su neki elementi iz mog telefona ili laptopa možda nastali u ovakvoj ekstremnoj eksploziji tokom istorije naše galaksije.“

Doktorka Eleonora Troja, vanredna profesorka na Univerzitetu u Rimu, koja je predvodila otkriće rendgenskih zraka iz sudara neutronskih zvezda 2017, rekla je da dokazi o stvaranju teških elemenata iz događaja sa magnetarom „ni izbliza nisu uporedivi sa dokazima iz 2017.“

Troja nije bila uključena u novu studiju.

„Proizvodnja zlata iz ovog magnetara je moguća interpretacija njegovog gama-zračenja, jedna od mnogih, kao što se iskreno navodi na kraju rada“, rekla je Troja.

Dodala je da su magnetari „veoma haotični objekti“. Budući da je stvaranje zlata složen proces koji zahteva specifične uslove, moguće je da magnetari unose previše pogrešnih sastojaka, poput viška elektrona, što može rezultirati stvaranjem lakših metala kao što su cirkonijum ili srebro, umesto zlata ili uranijuma.

„Zbog toga ne bih išla toliko daleko da kažem da je otkriven novi izvor zlata“, rekla je Troja. „Pre bih rekla da je predložen alternativni put njegove proizvodnje.“

Istraživači veruju da velike erupcije magnetara mogu biti odgovorne za do 10% elemenata težih od gvožđa u Mlečnom putu, ali neka buduća misija mogla bi da pruži precizniju procenu, rekao je Patel.

NASA-in Compton Spectrometer and Imager (COSI), čije se lansiranje očekuje 2027. godine, mogao bi da nastavi istraživanja. Širokougaoni gama-zračni teleskop dizajniran je da posmatra velike erupcije magnetara i identifikuje elemente koji se u njima stvaraju. Teleskop bi mogao pomoći astronomima da traže druge potencijalne izvore teških elemenata širom svemira, rekao je Patel.

(Telegraf Nauka/CNN)