A csillagászok évtizedek óta azon tanakodnak, hogy miként jöhettek létre a legnehezebb elemek, mint például az arany. Azt már kiderítették, hogy a világegyetem keletkezésekor – nem sokkal az Ősrobbanást követően –, mintegy 13,8 milliárd évvel ezelőtt, már megjelentek a legelső anyagok: a hidrogén, a hélium és talán még a lítium is. Aztán a felrobbanó csillagokból szétrepült a vas, ami beépült az újonnan létrejött égitestekbe. De hogy a vasnál nehezebb elemek, mint az arany miként jöhettek létre, arra mindeddig nem találtak konkrét bizonyítékot.
„Pedig ez egy eléggé alapvető kérdés az univerzum összetett anyagának eredete szempontjából” - mondta Anirudh Patel. A New York-i Columbia Egyetem fizika szakos doktorandusza pár napja publikált ezzel kapcsolatban egy új elméletet a The Astrophysical Journal Letters című folyóiratban.
„Ez egy szórakoztató rejtvény, amelyet valójában még nem oldottunk meg”
- nyilatkozta a tudós a CNN, amerikai hírtelevízlónak.
Eddig a kutatók a legvalószínűbbnek azt tartották, hogy a nehéz elemek a neutroncsillagok ütközésekor keletkezhetnek. Az ilyen égitestek valószínűleg az életük végén felrobbanó óriáscsillagok magjából alakulhatnak ki. Jellemzőjük, hogy viszonylag kis méretűek, alig 20 kilométer az átmérőjük, viszont hihetetlenül sűrűek. A bennük lévő anyag annyira összetömörödött, hogy abból egy teáskanálnyi itt a Földön több milliárd tonnát nyomna.
Amikor két nehézsúlyú égitest összeütközik óriási gamma-sugárzás kíséretében létrejönnek a nehéz elemek. Csakhogy az első ilyen csillagkarambol sok milliárd évvel az Ősrobbanás után történt, viszont addigra már bizonyíthatóan volt arany a kozmoszban. Méghozzá a jelenlegi mennyiség jó egytizede. Azt azonban a csillagászok nem értették, hogy ez miként keletkezhetett.
Van a neutroncsillagoknak egy csoportja, a magnetárok, amiket rendkívül erős mágnesesség vesz körül. Csak hogy érzékeltethető legyen: ez az erőtér ezer kilométerről már halálos lenne az emberre, míg a Hold-Föld távolság felétől minden adatot letörölne egy bankkártyáról. Szerencsére a közelünkben nincsenek ilyenek.
Anirudh Patel ezeket vizsgálva új magyarázatot talált a nehéz elemek keletkezésére. Abból indult ki, hogy az ilyen égitestek felszínét egy vékony kéreg borítja, míg a belsejükben állandó mozgásban lévő, folyékony mag van. Ez folyamatosan feszültséget gerjeszt a kéregben, és ez ugyanolyan rengéseket okoz, mint a földmozgások. A csillagrengések gamma-sugárzást hoznak létre, és ezt már sikerült dokumentálni. Ám az is kiderült, hogy időnként – a földihez hasonlóan – rendkívül erősek ezek a rengések. A csillagászok azt feltételezik, hogy
ilyenkor bizonyos mennyiségű anyag lövell ki a magnetár kérgéből és szétszóródik a világegyetemben.
Anirudh Patel a heves csillagrengések gerjesztette gamma-sugárzásokat elemezve rájött, hogy azok nagyon hasonlóak ahhoz, mint ami a neutroncsillagok ütközésekor, vagyis az arany létrejöttekor is megfigyelhető. Szerinte a nehéz elemek a magnetárok intenzív csillagrengéseikor is létrejönnek, és a kéreg anyagának kilövellésekor szétszóródnak a kozmoszban. Úgy véli, az elméletét az is alátámasztja, hogy a magnetárok csillagrengéseire és az ezekből eredő hatalmas kilövellésekre már az ősrobbanást követő néhány millió évben találni bizonyítékokat. Ezzel magyarázható hogyan került arany a világűrbe jóval az első neutroncsillagok összeütközése előtt.
Az új elmélettel persze nem mindenki ért egyet. Dr. Eleonora Troja, a Római Egyetem docense, aki 2017-ben először számolt be a neutroncsillag-ütközések röntgensugárzásáról, úgy véli, hogy az eddig begyűjtött adatokból még nem lehet ilyen messzemenő következtetést levonni. Az olasz csillagász azt reméli, hogy a NASA 2027-ben induló Compton Spectrometer and Imager missziója (rövid nevén a COSI) eldöntheti a vitát. A nagy látószögű gamma-teleszkópot arra tervezték, hogy megfigyelje az óriás magnetárkitöréseket és azonosítsa a bennük keletkező elemeket. Ezzel Anidruh Patel is egyetért, és mint mondta, arra számít, hogy a teleszkóp segíthet a csillagászoknak a nehéz elemek más, lehetséges forrásainak kutatásában.
