Verschmelzungen von binären Neutronensternen (NS) sind vielversprechende Orte für schnelle Neutroneneinfang-Nukleosynthese.
Die Explosion, die aus der Verschmelzung zweier Neutronensterne resultiert, windet sich spiralförmig nach innen und erzeugt einen erheblichen Teil der schweren Komponenten, aus denen unser Universum besteht. Die erste Instanz dieses Prozesses war ein Vorkommen namens GW 2017 aus dem Jahr 170817. Mit Ausnahme von Strontium, das im optischen Spektrum gefunden wird, konnten Wissenschaftler die genauen Elemente, die bei der Verschmelzung von Neutronensternen entstehen, auch fünf Jahre später nicht bestimmen.
Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Nanae Domoto, einer Doktorandin an der Graduate School of Science at Tohoku Universität und wissenschaftlicher Mitarbeiter der Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), hat systematisch die Eigenschaften aller schweren Elemente untersucht, um deren Spektren zu entschlüsseln Verschmelzungen von Neutronensternen.
Sie nutzten dies, um sich die Spektren von Kilonovae von GW 170817 anzusehen, bei denen es sich um starke Emissionen handelt, die durch den radioaktiven Zerfall neu gebildeter Kerne entstehen, die während der Verschmelzung ausgestoßen werden. Die Wissenschaftler entdeckten, dass die seltenen Elemente Lanthan und Cer die Spektralmuster im nahen Infrarot replizieren können, die 2017 beobachtet wurden, basierend auf Vergleichen komplizierter Simulationen von Kilonovae-Spektren, die vom Supercomputer „ATERUI II“ am National Astronomical Observatory of Japan durchgeführt wurden.
Bisher wurde die Existenz von Seltenerdelementen nur auf der Grundlage der Gesamtentwicklung der Elemente angenommen Kilonovas Helligkeit, aber nicht von den spektralen Merkmalen.
Domoto sagte, „Dies ist die erste direkte Identifizierung seltener Elemente in den Spektren von Neutronensternverschmelzungen und erweitert unser Verständnis der Ursprung der Elemente im Universum"
„Diese Studie verwendete ein einfaches Modell von ausgestoßenem Material. Mit Blick auf die Zukunft wollen wir mehrdimensionale Strukturen einbeziehen, um ein größeres Bild davon zu bekommen, was passiert, wenn Sterne kollidieren.“
Journal Referenz:
- Nanae Domoto, Masaomi Tanaka, Daiji Kato, Kyohei Kawaguchi, Kenta Hotokezaka, Shinya Wanajo. Lanthanoid-Merkmale in Nahinfrarot-Spektren von Kilonovae. Das astrophysikalische Tagebuch, 2022; 939 (1): 8 DOI: 10.3847/1538-4357/ac8c36
