Астрономите се опитват да определят космическия произход на най-тежките елементи, като златото, от десетилетия. Сега ново изследване, базирано на сигнал, открит в архивни данни от космически мисии, може да насочи към потенциална следа: магнетари или силно намагнитени неутронни звезди.

Учените смятат, че по-леки елементи като водород и хелий, и дори малко количество литий, вероятно са съществували в ранните етапи след Големия взрив, който е създал Вселената преди 13,8 милиарда години.

След това, експлодиращите звезди освободили по-тежки елементи като желязо, които се включили в новородените звезди и планети. Но разпределението на златото, което е по-тежко от желязото, във Вселената е представлявало мистерия за астрофизиците.

"Това е доста фундаментален въпрос по отношение на произхода на сложната материя във Вселената“, каза в изявление Анируд Пател, водещ автор на изследването, публикувано във вторник в The Astrophysical Journal Letters, и докторант по физика в Колумбийския университет в Ню Йорк. "Това е забавен пъзел, който всъщност не е решен.“

Преди това космическото производство на злато е било свързвано само със сблъсъци на неутронни звезди, твърди CNN.

Астрономи наблюдаваха сблъсък между две неутронни звезди през 2017 г. Катастрофалният сблъсък освободи вълни в пространство-времето, известни като гравитационни вълни, както и светлина от гама-лъчев взрив. Събитието на сблъсък, познато като килонова, създаде и тежки елементи като злато, платина и олово. Килоновите са оприличавани на златни "фабрики“ в космоса .

Смята се, че повечето сливания на неутронни звезди са се случили едва през последните няколко милиарда години, заяви съавторът на изследването Ерик Бърнс, доцент и астрофизик в Държавния университет на Луизиана в Батън Руж.

Но неразгадаеми досега 20-годишни данни от телескопите на НАСА и Европейската космическа агенция показват, че изригвания от магнетари, образувани много по-рано - по време на развитието на Вселената - може да са осигурили друг начин за създаването на злато.

Земетресения върху звездите

Неутронните звезди са останки от ядрата на експлодиращи звезди и са толкова плътни, че 1 чаена лъжичка от материала на звездата би тежила 1 милиард тона на Земята. Магнетарите са изключително ярък вид неутронна звезда с невероятно мощно магнитно поле.

Астрономите все още се опитват да разберат как точно се образуват магнетарите. Според тях първите магнетари вероятно са се появили веднага след първите звезди в рамките на около 200 милиона години от началото на Вселената, или преди около 13,6 милиарда години.

Понякога магнетарите отделят огромно количество радиация поради "звездни трусове“.

На Земята земетресенията се случват, защото разтопеното ядро ​​на Земята причинява движение в кората на планетата и когато се натрупа достатъчно напрежение, това води до нестабилно движение или треперене на земята под краката ви. Звездните трусове са подобни.

"Неутронните звезди имат кора и свръхтечно ядро. Движението под повърхността натрупва напрежение върху нея, което в крайна сметка може да причини звездни трусове. При магнетарите тези трусове произвеждат много кратки изблици на рентгенови лъчи. Точно както на Земята, имате периоди, в които дадена звезда е особено активна, произвеждайки стотици или хиляди изригвания за няколко седмици. И по подобен начин, от време на време се случва особено мощен земетресение.“, коментира Бърнс.

Изследователите откриха доказателства, предполагащи, че магнетар освобождава материал по време на гигантско изригване, но те нямаха физическо обяснение за изхвърлянето на масата на звездата.

Вероятно е изригванията да нагряват и изхвърлят материала от кората с високи скорости, според скорошни изследвания на няколко съавтори на новото изследване. "Те предположиха, че физическите условия на това експлозивно изхвърляне на маса са обещаващи за производството на тежки елементи“, каза още Пател.

Проследяване на звезден сигнал

Изследователският екип бил любопитен да види дали може да има връзка между радиацията от магнетарните изригвания и образуването на тежки елементи. Учените търсили доказателства в дължините на вълните на видимата и ултравиолетовата светлина. Но Бърнс се чудил дали изригването може да създаде и проследимо гама-лъчение.

Той е разгледал данните за гама-лъчите от последното наблюдавано гигантско магнетарно изригване, което се е появило през декември 2004 г. и е било заснето от вече пенсионираната мисия INTEGRAL. Астрономите са открили и характеризирали сигнала, но по това време не са знаели как да го интерпретират.

Прогнозата от модела, предложен от предишното изследване на Мецгер, съвпадаше много добре със сигнала от данните от 2004 г. Гама-лъчите наподобяваха това, което екипът предположи, че създаването и разпределението на тежки елементи би изглеждало в гигантско магнетарно изригване.

Данните на Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI), НАСА и спътника Wind също потвърдиха откритията на екипа. 

"Когато първоначално изграждахме нашия модел и правехме прогнозите си през декември 2024 г., никой от нас не знаеше, че сигналът вече е в данните. И никой от нас не можеше да си представи, че нашите теоретични модели ще паснат толкова добре на данните. Беше доста вълнуващ празничен сезон за всички нас“, добави експретът. "Много е готино да си помисля как някои от нещата в телефона или лаптопа ми са били изковани в тази екстремна експлозия (в) хода на историята на нашата галактика.“

Д-р Елеонора Троя, доцент в Римския университет, която ръководи откриването на рентгенови лъчи, излъчвани от сблъсъка на неутронна звезда през 2017 г. , заяви, че доказателствата за създаването на тежки елементи от събитието магнетар "по никакъв начин не са сравними с доказателствата, събрани през 2017 г.“ Д-р Троя не е участвала в новото проучване.

"Производството на злато от този магнетар е възможно обяснение за неговото гама-лъчево сияние, едно от многото други, както статията честно обсъжда в края си“, смята тя.

Троя добави, че магнетарите са "много хаотични обекти“. Като се има предвид, че производството на злато може да бъде сложен процес, който изисква специфични условия, е възможно магнетарите да добавят твърде много от грешните съставки, като например излишък от електрони, към сместа, което да доведе до леки метали като цирконий или сребро, а не до злато или уран.

"Следователно, не бих стигнал дотам, че да кажа, че е открит нов източник на злато“, добави тя. "По-скоро е предложен алтернативен път за неговото производство.“

Изследователите смятат, че гигантските изригвания на магнетари биха могли да са причина за до 10% от елементите, по-тежки от желязото в галактиката Млечен път, но бъдеща мисия би могла да предостави по-точна оценка.

Мисията на НАСА, COSI, чието изстрелване се очаква да започне през 2027 г., би могла да продължи изследванията, базирани на сегашните открития. Широкоъгълният гама-телескоп е проектиран да наблюдава гигантски магнетарни изригвания и да идентифицира елементи, създадени в тях. Телескопът би могъл да помогне на астрономите да търсят други потенциални източници на тежки елементи във Вселената.