Fusies van binaire neutronensterren (NS) zijn veelbelovende locaties voor snelle nucleosynthese van neutronenvangst.
De explosie die het gevolg is van de samensmelting van twee neutronensterren spiraalt naar binnen en creëert een aanzienlijk deel van de zware componenten waaruit ons universum bestaat. Het eerste voorbeeld van dit proces was een gebeurtenis in 2017 genaamd GW 170817. Behalve strontium, gevonden in het optische spectrum, zijn wetenschappers er vijf jaar later niet in geslaagd de precieze elementen te bepalen die worden geproduceerd bij fusies van neutronensterren.
Een onderzoeksgroep onder leiding van Nanae Domoto, een afgestudeerde student aan de Graduate School of Science in Tohoku University en een research fellow bij de Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), heeft systematisch de eigenschappen van alle zware elementen bestudeerd om de spectra van fusies van neutronensterren.
Ze gebruikten dit om te kijken naar de spectra van kilonovae van GW 170817, die sterke emissies zijn die worden veroorzaakt door het radioactieve verval van nieuw gevormde kernen die tijdens de fusie worden uitgeworpen. De wetenschappers ontdekten dat de zeldzame elementen lanthaan en cerium de nabij-infrarood spectrale patronen kunnen repliceren die in 2017 werden gezien op basis van vergelijkingen van ingewikkelde kilonovae spectra-simulaties uitgevoerd door de supercomputer "ATERUI II" van het National Astronomical Observatory of Japan.
Tot nu toe werd het bestaan van zeldzame aardmetalen alleen verondersteld op basis van de algehele evolutie van de kilonova's helderheid, maar niet van de spectrale kenmerken.
Domoto zei, "Dit is de eerste directe identificatie van zeldzame elementen in de spectra van neutronensterfusies, en het bevordert ons begrip van de oorsprong van elementen in het heelal. '
"Deze studie gebruikte een eenvoudig model van uitgeworpen materiaal. Vooruitkijkend willen we rekening houden met multidimensionale structuren om een groter beeld te krijgen van wat er gebeurt als sterren botsen.”
Journal Reference:
- Nanae Domoto, Masaomi Tanaka, Daiji Kato, Kyohei Kawaguchi, Kenta Hotokezaka, Shinya Wanajo. Lanthanide komt voor in nabij-infraroodspectra van Kilonovae. The Astrophysical Journal, 2022; 939 (1): 8 DOI: 10.3847/1538-4357/ac8c36
