Binære neutronstjerne (NS) fusioner er lovende steder for hurtig neutronfangst nukleosyntese.
Eksplosionen, der er resultatet af sammensmeltningen af to neutronstjerner, spiraler indad og skaber en betydelig del af de tunge komponenter, der udgør vores univers. Det første tilfælde af denne proces var en hændelse i 2017 kaldet GW 170817. Bortset fra strontium, der findes i det optiske spektrum, har videnskabsmænd ikke været i stand til at bestemme de præcise grundstoffer, der produceres i neutronstjernefusioner selv fem år senere.
En forskergruppe ledet af Nanae Domoto, en kandidatstuderende ved Graduate School of Science kl Tohoku Universitet og en forskningsstipendiat ved Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), har systematisk undersøgt egenskaberne af alle tunge grundstoffer for at afkode spektrene fra neutronstjernefusioner.
De brugte dette til at se på spektrene af kilonovaer fra GW 170817, som er stærke emissioner forårsaget af det radioaktive henfald af nydannede kerner, der udstødes under fusionen. Forskerne opdagede, at de sjældne grundstoffer lanthan og cerium kan replikere de nær-infrarøde spektralmønstre set i 2017 baseret på sammenligninger af indviklede kilonovae-spektresimuleringer udført af supercomputeren "ATERUI II" ved Japans National Astronomical Observatory.
Indtil nu er eksistensen af sjældne jordarters grundstoffer kun blevet antaget baseret på den overordnede udvikling af kilonovas lysstyrke, men ikke fra de spektrale træk.
Domoto sagde, "Dette er den første direkte identifikation af sjældne grundstoffer i spektrene af neutronstjernefusioner, og det fremmer vores forståelse af elementernes oprindelse i universet".
"Denne undersøgelse brugte en simpel model af udstødt materiale. Når vi ser fremad, ønsker vi at tage højde for multidimensionelle strukturer for at forstå et større billede af, hvad der sker, når stjerner kolliderer."
Journal Reference:
- Nanae Domoto, Masaomi Tanaka, Daiji Kato, Kyohei Kawaguchi, Kenta Hotokezaka, Shinya Wanajo. Lanthanidfunktioner i nær-infrarøde spektre af Kilonovae. Den astrofysiske tidsskrift, 2022; 939 (1): 8 DOI: 10.3847/1538-4357/ac8c36
