Εντοπίστηκε γαλαξίας… Ελντοράντο! Tiny ancient galaxy preserves record of catastrophic event

Είναι γεμάτος χρυσό, σίδηρο και πλατίνα. This is an image of Reticulum II obtained by the Dark Energy Survey, using the Blanco 4-meter telescope at Cerro Tololo Inter-American Observatory. The nine stars described in the paper are circled in red. The insets show the  strong presence of barium, one of the main neutron capture elements the team observed in three stars. Credit: Background image is courtesy of Dark Energy Survey/Fermilab. Foreground image is courtesy of Alexander Ji, Anna Frebel, Anirudh Chiti, and Josh Simon

Ερευνητές του Τμήματος Φυσικής του MIT εντόπισαν σε απόσταση 100 χιλιάδων ετών φωτός από εμάς ένα γαλαξία που είναι γεμάτος χρυσό, σίδηρο και πλατίνα. Ο γαλαξίας ονομάζεται Reticulum II και είναι ένας σπάνιος τύπος γαλαξία νάνου. Η ανακάλυψη είναι πολύ σημαντική γιατί η προέλευση αυτών των χημικών στοιχείων διχάζει τους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες και η μελέτη του γαλαξία και των άστρων του αναμένεται να φωτίσει αυτό το κοσμικό μυστήριο.

Η γρήγορη διαδικασία

A generic illustration of the neutron capture process on an unspecified element. Credit: Courtesy of Carnegie Institution for Science

Έχει διαπιστωθεί ότι τα περισσότερα βαριά στοιχεία δημιουργούνται με διαδοχικές πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης στο εσωτερικό των άστρων. Στο εσωτερικό των περισσότερων άστρων το υδρογόνο «καίγεται» δημιουργώντας πυρήνες ηλίου και απελευθερώνοντας ενέργεια. Καθώς τα καύσιμα των άστρων εξαντλούνται οι διεργασίες στο εσωτερικό τους παράγουν βαρύτερα στοιχεία. Όμως οι διεργασίες αυτές φθάνουν μέχρι την παραγωγή σιδήρου. Περαιτέρω πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης που θα δημιουργούσαν βαρύτερους πυρήνες, δεν ευνοούνται ενεργειακά στο εσωτερικό των περισσότερων άστρων.

Οι βαρύτεροι πυρήνες μπορούν να δημιουργηθούν με δυο τρόπους: την αργή διαδικασία (s-process) που περιλαμβάνει σύλληψη νετρονίων από βαρείς πυρήνες στο εσωτερικό άστρων που βρίσκονται στα τελευταία στάδια της ζωής τους και περιέχουν περιοχές με μικρή πυκνότητα νετρονίων καθώς επίσης και την γρήγορη διαδικασία (r-process), η οποία πραγματοποιείται όταν έχουμε μεγάλες πυκνότητες νετρονίων.

Οι φυσικοί γνωρίζουν ότι η r-διαδικασία είναι υπεύθυνη για την παραγωγή της μεγαλύτερης ποσότητας στοιχείων πολύ βαρύτερων από τον σίδηρο (πυρήνες με μαζικούς αριθμούς Α> 80), όπως του χρυσού. Ωστόσο το ποια αστρικά αντικείμενα μπορούν να φιλοξενήσουν την r-διαδικασία δεν έχει απαντηθεί πλήρως. Η πιο δημοφιλής ιδέα είναι ότι αυτές οι συνθήκες πραγματοποιούνται κατά την διάρκεια της έκρηξης των σουπερνόβα. Ωστόσο εμφανίζονται και εναλλακτικές προτάσεις. Προσομοιώσεις επιστημόνων του Ινστιτούτου Max Planck και του Ελεύθερου Πανεπιστημίου των Βρυξελλών έδειξαν ότι η βίαιη συγχώνευση άστρων νετρονίων και η εκτόξευση της ύλης που προκαλείται στη συνέχεια δημιουργεί τις ιδανικές συνθήκες για τον σχηματισμό αυτών των στοιχείων.