تحطم نجمان نيوترونيان معًا وهزّ الكون ، مما أدى إلى انفجار ملحمي يسمى "kilonova" الذي يبصق الكثير من المواد فائقة التحمل في الفضاء. الآن ، أفاد علماء الفلك بأكثر الأدلة القاطعة حتى الآن أنه في أعقاب ذلك الانفجار تشكل عنصر الحلقة المفقودة التي يمكن أن تساعد في تفسير بعض كيمياء الكون المربكة.
عندما وصل ذلك الاهتزاز - تموجات في نسيج الزمكان ذاته ، تسمى موجات الجاذبية - إلى الأرض في عام 2017 ، أطلق كاشفات موجات الجاذبية وأصبح أول اصطدام نجم نيوتروني يتم اكتشافه على الفور ، تدور التلسكوبات في جميع أنحاء العالم حول دراسة ضوء كيلونوفا الناتجة. الآن ، كشفت البيانات من تلك التلسكوبات عن دليل قوي على دوران السترونتيوم في المادة المطرودة ، وهو عنصر ثقيل له تاريخ كوني كان من الصعب تفسيره بالنظر إلى كل شيء آخر يعرفه الفلكيون عن الكون.
تتناثر الأرض والفضاء بعناصر كيميائية من أنواع مختلفة. بعضها سهل الشرح ؛ يوجد الهيدروجين ، الذي يتكون في أبسط صوره من بروتون واحد ، بعد الانفجار العظيم بوقت قصير عندما بدأت الجسيمات دون الذرية في التكون. من السهل جدًا شرح الهليوم ، مع بروتونين. تنتجها شمسنا طوال الوقت ، لتحطيم ذرات الهيدروجين معًا من خلال الاندماج النووي في بطنها الحار الكثيف. لكن العناصر الأثقل مثل السترونتيوم أكثر صعوبة في التفسير. لفترة طويلة ، اعتقد الفيزيائيون أن هذه العناصر الضخمة تشكلت في الغالب أثناء السوبرنوفا - مثل كيلونوفا ولكن على نطاق أصغر وناتجة عن انفجار النجوم الضخمة في نهاية حياتهم. ولكن أصبح من الواضح أن المستعرات الأعظمية وحدها لا يمكنها تفسير عدد العناصر الثقيلة الموجودة في الكون.
يمكن أن يساعد السترونتيوم الذي ظهر في أعقاب اصطدام النجم النيوتروني المكتشف لأول مرة في تأكيد نظرية بديلة ، مفادها أن هذه التصادمات بين الأجسام الأصغر والأصغر حجمًا تنتج بالفعل معظم العناصر الثقيلة التي نجدها على الأرض.
لا تحتاج الفيزياء إلى مستعرات أعظم أو اندماجات نجم نيوتروني لشرح كل ذرة مكتنزة. إن شمسنا صغيرة نسبيًا وخفيفة ، لذا فهي غالبًا تدمج الهيدروجين في الهيليوم. لكن النجوم الأكبر والأقدم يمكنها دمج عناصر ثقيلة مثل الحديد مع بروتوناتها الـ 26 ، وفقًا لوكالة ناسا. ولكن لا يوجد نجم ساخن أو كثيف بما فيه الكفاية قبل اللحظات الأخيرة من حياته لإنتاج أي عناصر بين 27 بروتون كوبالت و 92 بروتون يورانيوم.
ومع ذلك ، نجد عناصر أثقل على الأرض طوال الوقت ، كما لاحظ زوج من الفيزيائيين في مقال نشر عام 2018 في مجلة Nature. هكذا اللغز.
يتم تشكيل حوالي نصف هذه العناصر الثقيلة للغاية ، بما في ذلك السترونتيوم ، من خلال عملية تسمى "الالتقاط السريع للنيوترونات" أو "عملية r" - سلسلة من التفاعلات النووية التي تحدث في الظروف القاسية ويمكن أن تشكل ذرات ذات نوى كثيفة محملة مع البروتونات والنيوترونات. لكن العلماء لم يكتشفوا بعد أي أنظمة في الكون متطرفة بما يكفي لإنتاج الحجم الهائل لعناصر عملية البحث في عالمنا.
اقترح البعض أن المستعر الأعظم هو الجاني. كتب مؤلفو الطبيعة في عام 2018: "حتى وقت قريب ، كان علماء الفيزياء الفلكية يزعمون بحذر أن النظائر التي تشكلت في أحداث عملية r نشأت في المقام الأول من المستعرات الأعظمية المنهارة".
وإليك كيف ستعمل فكرة المستعر الأعظم: تؤدي النجوم المفجرة والمحتضرة إلى خلق درجات حرارة وضغوط تتجاوز أي شيء أنتجته في الحياة ، وبصق مواد معقدة في الكون في ومضات قصيرة وعنيفة. إنها جزء من القصة التي كان يرويها كارل ساجان في الثمانينيات ، عندما قال إننا جميعًا مصنوعون من "الأشياء النجمية".
أظهر العمل النظري الأخير ، وفقًا لمؤلفي مقال الطبيعة 2018 هذا ، أن المستعرات الأعظمية قد لا تنتج ما يكفي من مواد المعالجة التفسيرية لشرح رجحانها في الكون.
أدخل النجوم النيوترونية. الجثث الكثيفة التي خلفتها بعد بعض السوبرنوفا (تتفوق عليها الثقوب السوداء فقط في الكتلة لكل بوصة مكعبة) صغيرة للغاية من حيث النجم ، قريبة من المدن الأمريكية. لكن يمكن أن تفوق النجوم بالحجم الكامل. عندما تصطدم الانفجارات معًا ، تهز الانفجارات الناتجة نسيج الزمكان بشكل أكثر كثافة من أي حدث آخر غير اصطدام الثقوب السوداء.
وفي تلك الاندماجات الغاضبة ، بدأ الفلكيون في الشك ، يمكن أن تتشكل عناصر عملية r كافية لتفسير أعدادهم.
تشير الدراسات المبكرة للضوء من تصادم 2017 إلى أن هذه النظرية كانت صحيحة. رأى علماء الفلك أدلة على الذهب واليورانيوم في طريقة تصفيتها للضوء من خلال مادة الانفجار ، كما ذكرت Live Science في ذلك الوقت ، لكن البيانات كانت لا تزال ضبابية.
تقدم ورقة جديدة نشرت أمس (23 أكتوبر) في مجلة Nature تأكيدًا قويًا حتى الآن لتلك التقارير المبكرة.
"لقد توصلنا في الواقع إلى فكرة أننا قد نرى السترونتيوم بسرعة كبيرة بعد الحدث. ومع ذلك ، أظهر أن هذا كان واضحًا أن الحالة كانت صعبة للغاية" ، مؤلف الدراسة جونتان سيلسينغ ، عالم الفلك في جامعة كوبنهاغن ، قال في بيان.
لم يكن الفلكيون متأكدين في ذلك الوقت بالضبط كيف ستبدو العناصر الثقيلة في الفضاء. لكنهم أعادوا تحليل بيانات 2017. وهذه المرة ، ومع إعطاء مزيد من الوقت للعمل على حل المشكلة ، وجدوا "ميزة قوية" في الضوء الذي جاء من كيلونوفا يشير مباشرة إلى السترونتيوم - وهو توقيع على عملية البحث ودليل على أن عناصر أخرى من المحتمل أن تكون هناك حسنًا ، لقد كتبوا في ورقتهم.
وقالوا إنه بمرور الوقت ، من المحتمل أن تشق بعض المواد من هذا الكيلونوفا طريقها إلى المجرة ، وربما تصبح جزءًا من نجوم أو كواكب أخرى. ربما ، في نهاية المطاف ، سوف يقود الفيزيائيين الأجانب في المستقبل إلى النظر إلى السماء والتساؤل من أين جاءت كل هذه الأشياء الثقيلة في عالمهم.
