Sammanslagningar av binära neutronstjärnor (NS) är lovande platser för nukleosyntes för snabb neutronfångst.
Explosionen som är ett resultat av sammanslagning av två neutronstjärnor spiralerar inåt och skapar en betydande del av de tunga komponenterna som utgör vårt universum. Den första instansen av denna process var en händelse från 2017 som kallas GW 170817. Förutom strontium, som finns i det optiska spektrumet, har forskare inte kunnat fastställa de exakta grundämnena som produceras i neutronstjärnesammanslagningar ens fem år senare.
En forskargrupp ledd av Nanae Domoto, en doktorand vid Graduate School of Science vid Tohoku University och en forskare vid Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), har systematiskt studerat egenskaperna hos alla tunga grundämnen för att avkoda spektra från sammanslagningar av neutronstjärnor.
De använde detta för att titta på spektra av kilonovaer från GW 170817, som är starka utsläpp som orsakas av det radioaktiva sönderfallet av nybildade kärnor som skjuts ut under sammanslagningen. Forskarna upptäckte att de sällsynta grundämnena lantan och cerium kan replikera de nära-infraröda spektralmönstren som sågs 2017 baserat på jämförelser av intrikata kilonovae-spektrasimuleringar utförda av superdatorn "ATERUI II" vid National Astronomical Observatory of Japan.
Fram till nu har förekomsten av sällsynta jordartsmetaller endast antagits baserat på den övergripande utvecklingen av kilonovas ljusstyrka, men inte från spektraldragen.
Domoto sade, "Detta är den första direkta identifieringen av sällsynta grundämnen i spektra av neutronstjärnes sammanslagningar, och det främjar vår förståelse av grundämnenas ursprung i universum. "
"Denna studie använde en enkel modell av utmatat material. När vi blickar framåt vill vi ta hänsyn till flerdimensionella strukturer för att få en större bild av vad som händer när stjärnor kolliderar."
Tidskriftsreferens:
- Nanae Domoto, Masaomi Tanaka, Daiji Kato, Kyohei Kawaguchi, Kenta Hotokezaka, Shinya Wanajo. Lantanidfunktioner i nära-infraröda spektra av Kilonovae. The Astrophysical Journal, 2022; 939 (1): 8 DOI: 10.3847/1538-4357/ac8c36
