Astrofizycy zaobserwowali elektrony w kolizji dwóch gwiazd neutronowych
Elektrony, ich ruch i temperatura, zostały zaobserwowane w radioaktywnej poświacie powstałej po zderzeniu dwóch gwiazd neutronowych i narodzinach czarnej dziury. Po raz pierwszy umożliwiło to zmierzenie mikroskopijnych właściwości fizycznych tych kosmicznych wydarzeń.
.Nowe badanie zostało przeprowadzone przez naukowców z Niels Bohr Institute na University of Copenhagen i opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Jak tłumaczą astronomowie, zderzenie dwóch gwiazd neutronowych doprowadziło do powstania najmniejszej czarnej dziury, jaką do tej pory zaobserwowano. Oprócz tego obiektu, kosmiczna kolizja spowodowała powstanie kuli ognia rozszerzającej się z prędkością bliską prędkości światła. W kolejnych dniach świeciła ona z jasnością porównywalną do setek milionów słońc.
.Powstały obiekt, zwany kilonową, świecił niezwykle jasno z powodu emisji dużych ilości promieniowania pochodzącego z rozpadu ciężkich, radioaktywnych pierwiastków powstałych w wyniku eksplozji.
Łącząc pomiary światła kilonowej wykonane za pomocą teleskopów na całym świecie, naukowcy z Niels Bohr Institute, poznali lepiej enigmatyczną naturę tego typu eksplozji i zbliżyli się do odpowiedzi na odwieczne pytanie astrofizyczne: skąd pochodzą pierwiastki cięższe od żelaza?
„Ta astrofizyczna eksplozja rozwijała się dramatycznie z godziny na godzinę, więc żaden pojedynczy teleskop nie mógł śledzić całej jej historii. Kąt widzenia poszczególnych urządzeń na to wydarzenie był blokowany przez ruch obrotowy Ziemi. Ale łącząc istniejące pomiary z Australii, Południowej Afryki i Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, mogliśmy śledzić jego rozwój w najdrobniejszych szczegółach” – mówi Albert Sneppen z Niels Bohr Institute.
Tuż po zderzeniu rozdrobniona materia gwiezdna ma temperaturę wielu miliardów stopni. Tysiąc razy wyższą niż centrum Słońca i porównywalną z temperaturą Wszechświata zaledwie sekundę po Wielkim Wybuchu.
Tak ekstremalne warunki oznaczają, że elektrony nie są przyłączone do jąder atomowych, ale zamiast tego unoszą się w tak zwanej zjonizowanej plazmie.
Jak tłumaczą badacze elektrony „tańczą” w przestrzeni. A wraz z czasem materia gwiezdna stygnie, podobnie jak cały wszechświat po Wielkim Wybuchu.
Wszechświat ochłodził się wystarczająco 370 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu, aby elektrony mogły przyłączyć się do jąder atomowych i utworzyć pierwsze atomy. Światło wówczas swobodnie podróżować przez kosmos, ponieważ nie było już blokowane przez wolne elektrony.
Zdaniem badaczy oznacza to, że najwcześniejsze światło, jakie możliwe jest do zaobserwowania w historii Wszechświata, to tak zwane „kosmiczne promieniowanie tła” – mozaika światła tworząca odległe tło nocnego nieba. A podobny proces unifikacji elektronów z jądrami atomowymi można obecnie zaobserwować w materii pochodzącej z eksplozji gwiazd.
Jednym z konkretnych rezultatów była obserwacja ciężkich pierwiastków, takich jak stront i itr. Jak tłumaczą astrofizycy, były one łatwe do wykrycia, ale jest prawdopodobne, że wiele innych ciężkich atomów, mogło również powstać podczas eksplozji.
„Możemy teraz zobaczyć moment, w którym jądra atomowe i elektrony łączą się w blasku. Po raz pierwszy możemy obserwować formowanie się atomów, możemy zmierzyć temperaturę materii i zobaczyć mikrofizykę tej odległej eksplozji. Widzimy przed, w trakcie i po momencie narodzin atomów” – podkreśla Rasmus Damgaard z Niels Bohr Institute.
.„Materia rozszerza się tak szybko i tak szybko zyskuje rozmiar, że światło potrzebuje godzin, aby przemierzyć eksplozję. To, dlatego, obserwując odległy koniec kuli ognia, możemy zajrzeć głębiej w historię eksplozji, bliżej nas elektrony przyczepiły się już do jąder atomowych, ale po drugiej stronie nowo narodzonej czarnej dziury, teraźniejszość to wciąż tylko przyszłość” – podsumowuje Kasper Heintz z Niels Bohr Institute.
Emil Gołoś
