Starożytne gwiazdy mogły wytwarzać bardzo ciężkie pierwiastki

Pierwsze gwiazdy we Wszechświecie były. Składały się wyłącznie z wodoru i helu i mogły być 300 razy masywniejsze od Słońca. W ich wnętrzu formowały się pierwsze ciężkie pierwiastki, które pod koniec swojego krótkiego życia zostały wyrzucone w kosmos.

Starożytne gwiazdy

.Ciężkie pierwiastki były zalążkami wszystkich gwiazd i planet, które widzimy dzisiaj. Nowe badanie opublikowane na łamach Science sugeruje, że te starożytne gwizdy stworzyły więcej niż tylko naturalne pierwiastki.

Z wyjątkiem wodoru, helu i kilku śladów innych lekkich pierwiastków, wszystkie atomy, które widzimy wokół nas, powstały w wyniku procesów astrofizycznych, takich jak supernowe, zderzenia gwiazd neutronowych i cząstek wysokoenergetycznych. Przez tego typu procesy powstały wszystkie ciężkie pierwiastki, aż do uranu-238, który jest najcięższym naturalnie występującym pierwiastkiem. Powstaje on w zderzeniach supernowych i gwiazd neutronowych w tak zwanym procesie „r”, w którym neutrony są szybko wychwytywane przez jądra atomowe i stają się cięższymi pierwiastkami. Proces „r” jest skomplikowany i naukowcy wciąż nie wiedzą wiele na temat tego, jak przebiega i jaka może być jego górna granica masy. Nowe badanie sugeruje jednak, że proces „r” w pierwszych gwiazdach mógł wytworzyć znacznie cięższe pierwiastki o masie atomowej większej niż 260.

Ciężkie pierwiastki

.Zespół badawczy przyjrzał się 42 gwiazdom w Drodze Mlecznej, których skład pierwiastkowy jest dobrze poznany. Zamiast szukać obecności cięższych pierwiastków, astronomowie przyjrzeli się względnym obfitościom pierwiastków we wszystkich gwiazdach. Odkryli, że obfitość niektórych pierwiastków, takich jak srebro i rod, nie zgadza się z przewidywaną obfitością wynikającą ze znanej nukleosyntezy w procesie „r”. Dane sugerują, że pierwiastki te są pozostałościami po rozpadzie znacznie cięższych jąder o masie atomowej przekraczającej 260 jednostek.

Oprócz procesu „r” polegającego na szybkim wychwycie neutronów, istnieją dwa inne sposoby tworzenia ciężkich jąder atomowych: proces „p”, w którym jądra bogate w neutrony wychwytują protony, oraz proces „s”, w którym jądro nasienne może wychwycić neutron. Żaden z tych procesów nie jest jednak w stanie wytworzyć szybkiego przyrostu masy niezbędnego do powstania pierwiastków innych niż uran. I tylko w hipermasywnych gwiazdach pierwszej generacji nukleosynteza w procesie „r” mogła wytworzyć takie pierwiastki.

Badanie sugeruje, że proces „r” mógł tworzyć pierwiastki znacznie cięższe od uranu i prawdopodobnie miało to miejsce w pierwszych gwiazdach we Wszechświecie. Badacze twierdzą, że zapewne te ultraciężkie pierwiastki nie były zbyt stabilne i już dawno rozpadły się na naturalne pierwiastki, które widzimy dzisiaj. Jednak fakt, że kiedyś istniały, pomoże naukowcom lepiej zrozumieć proces „r” i jego ograniczenia.

Teleskop Webba

.Zastępca dyrektora ds. rozwoju technologii i profesor w Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Piotr ORLEAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Udało się ustawić wszystkie 18 luster Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Stanowią one razem zwierciadło o rozpiętości 6,5 metra. Każde z luster musi być oddzielnie wyjustowane, by móc dobrze zobrazować dane, które pozyskuje. W lipcu 2022 roku zobaczyliśmy pierwsze zachwycające zdjęcia różnego rodzaju obiektów kosmicznych. NASA opublikowało specjalną animację, na której można porównać zdjęcia tych samych obiektów pozyskane za pomocą teleskopu Hubble’a i Webba. Dopiero gdy się porównuje zdjęcia, widać, jaka jest różnica między tymi teleskopami”.

„Teleskopy Hubble’a i Webba różnią się dwoma rzeczami. Nowszy z nich jest większy, w związku z tym jest w stanie obserwować mniejsze obiekty, głównie te, które znajdują się dalej od nas. Widziane przez nas w ten sposób kosmiczne zdarzenia zachodziły w przeszłości – światło potrzebowało milionów lat, by do nas dotrzeć i byśmy mogli te zdarzenia teraz zaobserwować. Można powiedzieć, że widzimy to, co działo się np. 13,5 miliarda lat temu. W przypadku teleskopu Hubble’a było to 12 miliardów lat. Ale nawet obiekty wcześniej zaobserwowane przez teleskop Hubble’a widzimy dziś dzięki teleskopowi Webba znacznie bardziej szczegółowo. Tym, co różni te teleskopy, jest również to, że instrumenty teleskopu Hubble’a pracują w zakresie widzialnym, natomiast Webba w podczerwieni. To jest zupełnie inne spektrum fali elektromagnetycznej. Również dzięki temu można więcej zobaczyć. Jednak tym, co znacznie różni te twa teleskopy, jest ich wielkość – starszy ma dwa metry średnicy, nowszy ponad sześć” – pisze prof. Piotr ORLEAŃSKI w tekście „Kosmos coraz bliżej, także z Polakami„.

Oprac. EG