Při srážkách neutronových hvězd vznikají prvky vzácných zemin

Neutronové hvězdy jsou ve vesmíru vzácné, protože vzácné jsou i masivní hvězdy, z nichž neutronové hvězdy vznikají. Přesto se občas stává, že se dvě neutronové hvězdy srazí. Při takové srážce dochází k explozi kilonovy, která vymrští do okolního vesmíru hmotu obsahující značné množství těžkých chemických prvků.

První spolehlivě identifikovanou kilonovu astronomové pozorovali v roce 2017. Od té doby ale poněkud zápasili s analýzou záření této události, která nese označení GW 170817. Donedávna se jim podařilo identifikovat ze spektra viditelného záření pouze stroncium – velmi reaktivní prvek z řady kovů alkalických zemin.

Spektrum kilonovy

Do analýzy spektra záření kilonovy GW 170817 se vložila výzkumná skupina, kterou vedla Nanae Domotoová z japonské Univerzity Tohoku. Vědci systematicky prostudovali a následně porovnali získaná data se simulacemi, které vytvořil astrofyzikální superpočítač ATERUI II Národní astronomické observatoře Japonska. Výsledky svého výzkumu vědci zveřejnili v odborném časopisu The Astrophysical Journal.

Lanthan a Cer patří do skupiny prvků vzácných zemin. (foto: Wikimedia Commons, Jurii + Jurii, CC BY 3.0)

Badatelé dospěli k závěru, že pozorované charakteristiky spektra záření kilonovy GW 170817 nejlépe vysvětluje přítomnost prvků vzácných zemin lanthanu a ceru. Až doposud byl jejich vznik při srážce neutronových hvězd považován pouze za hypotetický, odvozovaný z teoretických výpočtů. Ve vesmíru připadá jeden atom ceru na 30 miliard atomů vodíku a u lanthanu je tato koncentrace ještě nižší – jeden atom lanthanu připadá na 100 miliard atomů vodíku. Na Zemi se oba prvky vyskytují pouze ve formě sloučenin.

TIP: Splynutí dvou neutronových hvězd vychrlilo do vesmíru zlato a platinu

„Jde o první přímé potvrzení prvků vzácných zemin ve spektru záření při srážce neutronových hvězd,“ vysvětluje Domotoová. „Tento objev posouvá naše znalosti o původu chemických prvků ve vesmíru. V budoucnu chceme používat složitější modely materiálu vytvořeného při explozi kilonovy, které by mohly přinést další poznatky o tvorbě chemických prvků.“