Najlżejsze pierwiastki (jak wodór i hel) powstały kilka minut po Wielkim Wybuchu. Cięższe (do żelaza) są syntezowane przez gwiazdy w wyniku fuzji jądrowej. Jednak naukowcy od około sześćdziesięciu lat nie mogą dojść do porozumienia, jak produkowane są najcięższe – takie jak złoto albo ołów. Z nowych obserwacji galaktyki Reticulum 2 znajdującej się w południowym gwiazdozbiorze Sieci wynika, że większość ciężkich pierwiastków może pochodzić z rzadkich kolizji gwiazd neutronowych.

Galaktyka nazwana Reticulum 2 z powodu jej lokalizacji w południowej konstelacji Reticulum – powszechnie znanej jako Sieć – jest jedną z najmniejszych i najbliższych znanych nam galaktyk. Nic dziwnego, że stanowi kuszący cel dla zespołów astronomicznych – w tym zespołu Josha Simona z Carnegie Institution for Science badającego chemiczny skład najbliższych galaktyk.

Reticulum 2 ma najwięcej wystarczająco jasnych do obserwacji gwiazd ze wszystkich galaktyk karłowatych znalezionych do tej pory. Orbituje wokół naszej Drogi Mlecznej. Takie supersłabe galaktyki jak ta są pozostałością po okresie, gdy we Wszechświecie rodziły się pierwsze gwiazdy. Badanie składu chemicznego tych galaktyk pozwala astronomom zrozumieć historię tworzenia się gwiazd oraz powstawania nowych pierwiastków.

Pierwiastki lżejsze od żelaza powstają przez syntezę jądrową we wnętrzu gwiazd. Natomiast cięższe powstają w procesie wychwytywania neutronów. Podczas tego procesu atom nabywa neutrony, które potem „rozpadają” się do protonów.

Ilustracja procesu wychwytywania neutronów

Niespodziewanie, zespół odkrył, że 7 z 9 najjaśniejszych gwiazd tej galaktyki zawiera dużo więcej pierwiastków wyprodukowanych przez przechwyt neutronów niż jakakolwiek inna galaktyka karłowata. Alexander Ji z the Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Cambridge powiedział, że te gwiazdy mają nawet do tysiąca razy więcej pierwiastków powstałych z wychwytu neutronów niż jakiekolwiek inne gwiazdy obserwowalne w podobnych galaktykach.

Na początku astronomowie mieli podzielone zdania co do tego, czy te pierwiastki powstały w wyniku wybuchu supernowej, czy w bardziej egzotycznym zdarzeniu, takim jak połączenie dwóch gwiazd neutronowych.

Jednak fakt, że znaleźliśmy tak dużo ciężkich pierwiastków tylko w jednej galaktyce karłowatej, świadczy przeciwko temu, że pochodzą one z wybuchów supernowych, które są powszechne na skalę kosmiczną. Źródło wyrzuconych w Reticulum II neutronów musiało być rzadkim zjawiskiem – o wiele rzadszym niż supernowa. Po za tym ilość tych pierwiastków znacząco przewyższa możliwości supernowej. Anna Frebel z MIT stwierdziła, że założenie pochodzenia tych pierwiastków z fuzji gwiazd neutronowych znakomicie tłumaczy dotychczasowe obserwacje.

Obraz Reticulum 2

Okazało się również, że stare gwiazdy w Drodze Mlecznej mają podobny skład pierwiastków ciężkich jak te w galaktyce Reticulum II. Z tego wynika, że źródłami neutronów w większych galaktykach są podobnie jak w galaktykach karłowatych połączenia gwiazd neutronowych – co sugeruje, że także na Ziemi większość pierwiastków cięższych od żelaza pochodzi ze zderzeń gwiazd neutronowych.

Zespół oczekuje, że obserwacja większej ilości gwiazd w Reticulum II może rzucić jeszcze więcej światła na pochodzenie ciężkich pierwiastków i historię formowania się Wszechświata.

Jak zauważył Simon, właśnie dzięki temu, że ta galaktyka jest taka mała, wyjątkowo dobrze zachowuje dowody rzadkich zjawisk. Mamy szczęście, że znaleźliśmy tak ważną galaktykę tak blisko nas.

Autor

Lidia Lappo