MIT ve New Hampshire Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından yapılan yeni bir araştırma, uzun süredir şüphelenilen iki ağır metal kaynağından birinin diğerinden daha fazla altın madeni olduğunu ortaya çıkarttı.
Çalışma, iki birleşme türünü ağır metal çıktıları açısından karşılaştıran ilk çalışma olup ikili nötron yıldızlarının bugün gördüğümüz altın, platin ve diğer ağır metaller için olası bir kozmik kaynak olduğunu öne sürmektedir. Bulgular, bilim insanların ağır metallerin evrende üretilme hızını belirlemesine de yardımcı olabilir.
Verimli Bir Işık Parlaması
Yıldızlar nükleer füzyona girdikçe, daha ağır elementler oluşturmak amacıyla protonları kaynaştırmak için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Yıldızlar, hidrojenden demire kadar daha hafif elementleri üretmekte etkilidir. Bununla birlikte, demirde 26 protondan fazlasını kaynaştırmak enerji anlamında verimsiz olur.
Araştırmacılar, “Demiri geçmek ve altın ve platin gibi daha ağır elementler oluşturmak istiyorsanız, protonları bir araya getirmenin başka bir yoluna ihtiyacınız var” diyor.
Bilim insanları, süpernovaların bir cevap olabileceğinden şüpheleniyorlar. Büyük bir yıldız bir süpernovada çöktüğünde, merkezindeki demir, daha ağır elementler oluşturmak için aşırı serpintide daha hafif elementlerle makul bir şekilde birleşebilir.
Bununla birlikte, 2017’de, sırasıyla Amerika Birleşik Devletleri ve İtalya’daki yerçekimi dalgası gözlemevleri olan LIGO ve Virgo tarafından ilk kez tespit edilen bir ikili nötron yıldızı birleşmesi formunda umut verici bir aday bulundu. Detektörler, Dünya’dan 130 milyon ışık yılı uzaklıkta, iki nötron yıldızı (nötronlarla dolu ve evrenin en yoğun nesneleri arasında yer alan devasa yıldızların çökmüş çekirdekleri) arasındaki bir çarpışmadan kaynaklanan yerçekimi dalgalarını yani uzay-zamandaki dalgalanmaları aldı.
Kozmik birleşme, ağır metallerin ayırt edici özelliklerini içeren bir ışık parlaması yaydı.
Chen, “Birleşmede üretilen altının büyüklüğü, Dünya’nın kütlesinin birkaç katına eşitti” diyor. “Bu, resmi tamamen değiştirdi. Matematik, ikili nötron yıldızlarının, süpernovalara kıyasla ağır elementler yaratmanın daha verimli bir yolu olduğunu gösterdi.”
İkili Bir Altın Madeni
Chen ve meslektaşları nötron yıldızı birleşmesinin, bir nötron yıldızı ve bir kara delik arasındaki çarpışmalarla nasıl karşılaştırılabildiğini merak ettiler. Bilim insanları, belirli koşullar altında, bir kara deliğin bir nötron yıldızını bozabileceğinden, kara delik yıldızı tamamen yutmadan önce kıvılcım çıkaracak ve ağır metalleri püskürtebileceğinden şüpheleniyorlar.
Ortalama olarak, araştırmacılar, ikili nötron yıldızı birleşmelerinin, nötron yıldızları ve kara delikler arasındaki birleşmelerden iki ila 100 kat daha fazla ağır metal üretebileceğini buldular. Analizlerini temel aldıkları dört birleşmenin son 2,5 milyar yıl içinde gerçekleştiği tahmin ediliyor. O zaman bu süre boyunca, en azından, ikili nötron yıldız birleşmeleri tarafından üretilen ağır elementlerin nötron yıldızları ve kara delikler arasındaki çarpışmalardan daha fazla olduğu sonucuna varıyorlar.
Vitale, “Ağır metalleri, dinozor kalıntılarını tarihlendirmek için karbon kullandığımız gibi kullanabilirsiniz” diyor. “Çünkü tüm bu fenomenlerin farklı içsel oranları ve ağır element verimleri, bir galaksiye zaman damgasını nasıl vuracağınızı etkileyecektir. Dolayısıyla, bu tür bir çalışma bu analizleri iyileştirebilir.”
Kaynak: Hsin-Yu Chen et al, The Relative Contribution to Heavy Metals Production from Binary Neutron Star Mergers and Neutron Star–Black Hole Mergers, The Astrophysical Journal Letters (2021). DOI: 10.3847/2041-8213/ac26c6
Orijinal makale: Phys.org