Aan de rand van onze zon in het Melkwegstelsel bevindt zich een relatief heldere ster waarin astronomen het breedste scala aan elementen hebben geïdentificeerd dat aanwezig kan zijn in een ster buiten ons zonnestelsel. De studie, geleid door de astronoom Jan Roederer van de Universiteit van Michigan, ontdekte 65 elementen in de ster HD 222925. Tweeënveertig van de ontdekte elementen zijn zware elementen, die onderaan het periodiek systeem staan. Het identificeren van deze elementen in een enkele ster zal astronomen helpen het zogenaamde snelle neutronenvangstproces te begrijpen, of een van de belangrijkste manieren waarop zware elementen in het universum worden gecreëerd.
"Voor zover ik weet, is dit een record voor elk object buiten ons zonnestelsel. Wat deze ster zo uniek maakt, is het zeer hoge relatieve aandeel van elementen in de onderste tweederde van het periodiek systeem. We hebben zelfs goud ontdekt', zei Roederer. "Deze elementen zijn verkregen als resultaat van het proces van het vangen van snelle neutronen. Dat is wat we proberen te bestuderen: de fysica om te begrijpen hoe, waar en wanneer deze elementen werden geproduceerd."
Het proces, ook wel het "r-proces" genoemd, begint met de aanwezigheid van lichte elementen zoals ijzer. Dan worden snel – ongeveer een seconde – neutronen toegevoegd aan de kernen van lichte elementen. Het resultaat is de vorming van zwaardere elementen zoals selenium, zilver, tellurium, platina, goud en thorium - het soort dat voorkomt in HD 222925, waarvan astronomen zeggen dat ze zelden in sterren worden aangetroffen. "Om neutronen vrij te maken en toe te voegen aan de kernen van atomen, heb je veel vrije neutronen en zeer hoge energie nodig", zei Roederer. "Er zijn niet zoveel omgevingen waar dat kan gebeuren."
Eén zo'n omgeving is bevestigd: samensmeltende neutronensterren. Neutronensterren zijn de ingestorte kernen van superreussterren, de kleinste en dichtste bekende hemellichamen. Botsende paren neutronensterren veroorzaken zwaartekrachtgolven en in 2017 ontdekten astronomen voor het eerst zwaartekrachtgolven van samensmeltende neutronensterren. Een andere manier waarop het r-proces kan plaatsvinden, is door de explosieve dood van krachtige sterren. De elementen die Roederer en zijn team in HD 222925 identificeerden, vormden ofwel in een enorme supernova of in de samensmelting van neutronensterren aan het allereerste begin van het universum.
Deze ster kan worden gebruikt als een proxy voor wat er zou kunnen gebeuren als gevolg van een van deze gebeurtenissen. Elk model dat in de toekomst wordt ontwikkeld en dat laat zien hoe het r-proces of de natuur elementen produceert in de onderste tweederde van het periodiek systeem, moet dezelfde signatuur hebben als HD 222925, zegt Roederer.
Belangrijk is dat de astronomen het instrument van de Hubble Space Telescope gebruikten, dat ultraviolette spectra kan verzamelen. Dit instrument speelde een sleutelrol om astronomen in staat te stellen licht te verzamelen in het ultraviolette deel van het spectrum, het zwakke licht dat afkomstig is van een koele ster als HD 222925. De astronomen gebruikten ook een van de Magellan-telescopen – een consortium waarmee de UM samenwerkt – bij het Las Vegas Observatory -Campanas in Chili om licht te verzamelen van HD 222925 in het optische deel van het lichtspectrum. Deze spectra coderen voor de "chemische vingerafdrukken" van de elementen in de sterren, en door deze spectra te lezen, kunnen astronomen niet alleen de elementen bepalen die al in de ster aanwezig zijn, maar ook de hoeveelheid van elk element.
Veel van de co-auteurs van de studie maken deel uit van een groep genaamd de R-Process Alliance, een groep astrofysici die werkt aan het oplossen van grote vragen met betrekking tot het r-proces. Dit project vertegenwoordigt een van de hoofddoelen van de groep: met een ongekend detailniveau bepalen welke elementen en in welke hoeveelheden in het r-proces zijn geproduceerd.
U kunt Oekraïne helpen vechten tegen de Russische indringers. De beste manier om dit te doen is door geld te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.
Lees ook: