นักดาราศาสตร์พบสตรอนเทียมในการปะทะกันระหว่างดาวนิวตรอนสองดวง นี่เป็นครั้งแรกที่มีการระบุองค์ประกอบขนาดใหญ่เป็นกิโลโนวาซึ่งเป็นผลพวงจากการชนประเภทนี้ การค้นพบจะเสียบรูเข้าไปในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับองค์ประกอบที่หนักหน่วง
ในปี 2560 Laser Interferometer Gravityational-Observatory (LIGO) และหอสังเกตการณ์ VIRGO แห่งยุโรปตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงที่มาจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนสองดวง เหตุการณ์การควบรวมกิจการนั้นชื่อว่า GW170817 และอยู่ห่างออกไปประมาณ 130 ล้านปีแสงในกาแลคซี NGC 4993
กิโลโนวาที่ได้นั้นเรียกว่า AT2017gfo และหอดูดาวยุโรปใต้ (ESO) ได้เล็งกล้องโทรทรรศน์หลายดวงของพวกมันเพื่อสังเกตการณ์ในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาชี้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก (VLT) และเครื่องมือ X-Shooter ที่ kilonova
X-shooter เป็นสเปคโตกราฟแบบหลายความยาวคลื่นที่สังเกตได้ในแสงอุลตร้าไวโอเล็ต B (UVB,) และใกล้อินฟราเรด (NIR.) ในขั้นต้นข้อมูลปืน X- แนะนำว่ามีองค์ประกอบที่หนักกว่าใน kilonova แต่จนถึงตอนนี้พวกเขาไม่สามารถระบุองค์ประกอบได้
“ นี่เป็นขั้นตอนสุดท้ายของการไล่ล่ามานานหลายสิบปีเพื่อตรึงจุดกำเนิดขององค์ประกอบ”
Darach Watson ผู้เขียนหลักมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน
ผลลัพธ์ใหม่เหล่านี้จะถูกนำเสนอในการศึกษาใหม่เรื่อง "การระบุสตรอนเทียมในการควบรวมของดาวนิวตรอนสองดวง" ผู้เขียนหลักคือ Darach Watson จากมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนในเดนมาร์ก กระดาษถูกตีพิมพ์ในวารสาร ธรรมชาติ ในวันที่ 24 ตุลาคม 2019
“ จากการรวบรวมข้อมูลปี 2017 จากการควบรวมกิจการเราได้ระบุลายเซ็นขององค์ประกอบที่หนักหน่วงหนึ่งในลูกไฟนี้ธาตุโลหะชนิดหนึ่งซึ่งพิสูจน์ว่าการชนของดาวนิวตรอนสร้างองค์ประกอบนี้ในจักรวาล” วัตสันกล่าวในการแถลงข่าว
การปลอมตัวขององค์ประกอบทางเคมีเรียกว่านิวคลีโอซิน นักวิทยาศาสตร์รู้จักมานานหลายสิบปีแล้ว เรารู้ว่าองค์ประกอบนั้นก่อตัวเป็นซุปเปอร์โนวาในชั้นนอกของดาวอายุมากและในดาวฤกษ์ปกติ แต่มีช่องว่างในความเข้าใจของเราเมื่อพูดถึงการจับนิวตรอนและองค์ประกอบที่หนักขึ้น ตามการค้นพบของวัตสันการค้นพบนี้เติมช่องว่างนั้น
“ นี่เป็นขั้นตอนสุดท้ายของการไล่ล่ามานานหลายสิบปีเพื่อตรึงจุดกำเนิดขององค์ประกอบ” วัตสันกล่าว “ ตอนนี้เรารู้แล้วว่ากระบวนการที่สร้างองค์ประกอบนั้นส่วนใหญ่เกิดขึ้นในดาวฤกษ์ทั่วไปในการระเบิดของซุปเปอร์โนวาหรือในชั้นนอกของดาวเก่า แต่จนถึงตอนนี้เรายังไม่ทราบตำแหน่งของกระบวนการสุดท้ายที่ยังไม่ถูกค้นพบซึ่งเรียกว่าการจับนิวตรอนอย่างรวดเร็วซึ่งสร้างองค์ประกอบที่หนักกว่าในตารางธาตุ”
การจับนิวตรอนมีสองประเภทคือ: รวดเร็วและช้า การดักจับนิวตรอนแต่ละประเภทมีหน้าที่สร้างองค์ประกอบที่หนักกว่าเหล็กประมาณครึ่งหนึ่ง การจับนิวตรอนอย่างรวดเร็วทำให้นิวเคลียสอะตอมสามารถจับนิวตรอนได้เร็วกว่าที่มันจะสลายตัวและสร้างองค์ประกอบที่หนัก กระบวนการดังกล่าวได้รับการพัฒนามาหลายทศวรรษแล้วและมีหลักฐานบ่งชี้ถึง kilonovae ว่าเป็นสถานที่ที่น่าจะเกิดกระบวนการจับนิวตรอนอย่างรวดเร็ว แต่มันก็ไม่เคยสังเกตที่ไซต์ astrophysical จนกระทั่งบัดนี้
ดาวร้อนพอที่จะสร้างองค์ประกอบหลายอย่าง แต่มีเพียงสภาพแวดล้อมที่ร้อนที่สุดเท่านั้นที่สามารถสร้างองค์ประกอบที่หนักกว่าเช่น Strontium เฉพาะสภาพแวดล้อมเหล่านั้นเช่นกิโลโนวานี้เท่านั้นที่มีนิวตรอนอิสระมากพอ ในหนึ่งพันกิโลอะตอมจะถูกปล่อยปละละเลยอย่างต่อเนื่องโดยนิวตรอนจำนวนมากทำให้กระบวนการจับนิวตรอนเร็วนั้นสร้างองค์ประกอบที่หนักกว่า
“ นี่เป็นครั้งแรกที่เราสามารถเชื่อมโยงวัสดุที่สร้างขึ้นใหม่โดยตรงผ่านการจับนิวตรอนด้วยการรวมดาวนิวตรอนยืนยันว่าดาวนิวตรอนนั้นทำจากนิวตรอนและคาดกระบวนการจับนิวตรอนเร็วที่ถกเถียงกันมานานกับการควบรวมกิจการ” Camilla Juul กล่าว Hansen จากสถาบัน Max Planck สำหรับดาราศาสตร์ในไฮเดลเบิร์กผู้มีบทบาทสำคัญในการศึกษา
แม้ว่าข้อมูล X-Shooter นั้นมีอยู่ราว ๆ สองสามปี แต่นักดาราศาสตร์ก็ไม่แน่ใจว่าพวกเขาเห็นธาตุโลหะชนิดหนึ่งในคิโนวา พวกเขาคิดว่าพวกเขาเห็นมัน แต่ไม่สามารถแน่ใจได้ในทันที ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการควบรวม Kilonovae และดาวนิวตรอนนั้นยังห่างไกลจากความสมบูรณ์ มีความซับซ้อนใน X-Shooter spectra ของ kilonova ที่ต้องทำงานผ่านโดยเฉพาะเมื่อมันมาถึงการระบุสเปกตรัมขององค์ประกอบที่หนักกว่า
“ จริง ๆ แล้วเราคิดว่าเราอาจจะได้เห็นสตรอนเซียมอย่างรวดเร็วหลังจากเหตุการณ์ อย่างไรก็ตามการแสดงให้เห็นว่านี่เป็นกรณีที่พิสูจน์ได้ว่าเป็นเรื่องยากมาก ปัญหานี้เกิดจากความรู้ที่ไม่สมบูรณ์ของเราเกี่ยวกับลักษณะที่ปรากฎขององค์ประกอบที่หนักกว่าในตารางธาตุ” Jonatan Selsing นักวิจัยของมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนซึ่งเป็นผู้เขียนคนสำคัญในบทความกล่าว
จนถึงตอนนี้การจับนิวตรอนอย่างรวดเร็วได้ถูกถกเถียงกันมาก แต่ไม่เคยสังเกต งานนี้เต็มไปหนึ่งในหลุมในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการสังเคราะห์นิวคลีโอ แต่มันไปไกลกว่านั้น เป็นการยืนยันธรรมชาติของดาวนิวตรอน
หลังจาก James Chadwick ค้นพบนิวตรอนในปี 1932 นักวิทยาศาสตร์เสนอการดำรงอยู่ของดาวนิวตรอน ในบทความปี 1934 นักดาราศาสตร์ Fritz Zwicky และ Walter Baade ได้เพิ่มมุมมองว่า“ ซุปเปอร์โนวาแสดงถึงการเปลี่ยนผ่านของดาวฤกษ์ธรรมดาไปสู่ดาวนิวตรอนประกอบด้วยนิวตรอนเป็นส่วนใหญ่ ดาวดังกล่าวอาจมีรัศมีที่เล็กมากและมีความหนาแน่นสูงมาก”
สามทศวรรษต่อมาดาวนิวตรอนเชื่อมโยงและระบุด้วยพัลซาร์ แต่ไม่มีวิธีที่จะพิสูจน์ได้ว่าดาวนิวตรอนนั้นทำจากนิวตรอนเพราะนักดาราศาสตร์ไม่สามารถยืนยันสเปคตรัมได้
แต่การค้นพบนี้โดยการระบุสตรอนเทียมซึ่งสามารถสังเคราะห์ได้ภายใต้ฟลักซ์นิวตรอนที่รุนแรงเท่านั้นพิสูจน์ได้ว่าดาวนิวตรอนนั้นทำมาจากนิวตรอน ตามที่ผู้เขียนกล่าวไว้ในบทความของพวกเขา“ การระบุองค์ประกอบที่สามารถสังเคราะห์ได้อย่างรวดเร็วภายใต้ฟลักซ์นิวตรอนที่รุนแรงนี้เป็นหลักฐานทางสเปกโทรสโกปีแรกโดยตรงที่ดาวนิวตรอนประกอบด้วยสสารนิวตรอนมากมาย”
นี่คืองานที่สำคัญ การค้นพบได้เสียบสองรูเข้าไปในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับที่มาขององค์ประกอบ มันยืนยันในเชิงสังเกตการณ์สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์รู้ในทางทฤษฎี และนั่นก็ดีเสมอ
มากกว่า:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: การระบุครั้งแรกขององค์ประกอบหนักที่เกิดจากการชนกันของดาวนิวตรอน
- บทความวิจัย: การจำแนกสตรอนเทียมในการรวมตัวของดาวนิวตรอนสองดวง
- วิกิพีเดีย: การจับนิวตรอน
- 2477 กระดาษ: รังสีจักรวาลจากซุปเปอร์โนวา -
