Binær nøytronstjerne (NS) fusjoner er lovende steder for rask nøytronfangst nukleosyntese.
Eksplosjonen som er et resultat av sammenslåingen av to nøytronstjerner går i spiral innover og skaper en betydelig del av de tunge komponentene som utgjør universet vårt. Den første forekomsten av denne prosessen var en forekomst i 2017 kalt GW 170817. Bortsett fra strontium, som finnes i det optiske spekteret, har forskerne ikke vært i stand til å bestemme de nøyaktige elementene produsert i nøytronstjernesammenslåinger selv fem år senere.
En forskningsgruppe ledet av Nanae Domoto, en hovedfagsstudent ved Graduate School of Science ved Tohoku University og en stipendiat ved Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), har systematisk studert egenskapene til alle tunge grunnstoffer for å dekode spektrene fra nøytronstjernesammenslåinger.
De brukte dette til å se på spektrene til kilonovaer fra GW 170817, som er sterke utslipp forårsaket av radioaktivt forfall av nydannede kjerner som kastes ut under sammenslåingen. Forskerne oppdaget at de sjeldne grunnstoffene lantan og cerium kan gjenskape de nær-infrarøde spektralmønstrene som ble sett i 2017 basert på sammenligninger av intrikate kilonovae-spektrasimuleringer utført av superdatamaskinen "ATERUI II" ved National Astronomical Observatory of Japan.
Inntil nå har eksistensen av sjeldne jordartselementer bare blitt antatt basert på den generelle utviklingen av kilonovas lysstyrke, men ikke fra spektraltrekkene.
Domoto sa, "Dette er den første direkte identifiseringen av sjeldne grunnstoffer i spektra av nøytronstjernesammenslåinger, og det fremmer vår forståelse av opprinnelsen til elementene i universet».
"Denne studien brukte en enkel modell av utkastet materiale. Når vi ser fremover, ønsker vi å ta hensyn til flerdimensjonale strukturer for å få et større bilde av hva som skjer når stjerner kolliderer.»
Tidsreferanse:
- Nanae Domoto, Masaomi Tanaka, Daiji Kato, Kyohei Kawaguchi, Kenta Hotokezaka, Shinya Wanajo. Lanthanidfunksjoner i nær-infrarøde spektra av Kilonovae. The Astrophysical Journal, 2022; 939 (1): 8 DOI: 10.3847/1538-4357/ac8c36
