Illustration av hett, tätt, expanderande moln av skräp strippat från neutronstjärnorna precis innan de kolliderade. Bild via NASA: s Goddard Space Flight Center/CI-Lab.
Duncan Brown, Syracuse University och Edo Berger, Harvard University
i tusentals år har människor sökt efter ett sätt att göra Materia till guld. Forntida alkemister ansåg att denna ädelmetall var den högsta formen av materia., Som mänsklig kunskap avancerade, de mystiska aspekterna av alkemi gav vika för de vetenskaper vi känner idag. Och ändå, med alla våra framsteg inom vetenskap och teknik, var ursprungshistorien om guld okänd. Tills nu.
slutligen vet forskare hur universum gör guld. Med hjälp av våra mest avancerade teleskop och detektorer har vi sett det skapas i den kosmiska elden av de två kolliderande stjärnor först upptäcks av LIGO via gravitationsvågen de emitterade.,
den elektromagnetiska strålning som fångats från GW170817 bekräftar nu att element tyngre än järn syntetiseras i efterdyningarna av neutronstjärnkollisioner. Bild via Jennifer Johnson/SÄKERHETSDATABLAD.
ursprunget till våra element
forskare har kunnat pussla ihop där många av elementen i det periodiska systemet kommer ifrån. Big Bang skapade väte, det lättaste och mest rikliga elementet. När stjärnor lyser smälter de väte i tyngre element som kol och syre, livets element., Under sina döende år skapar stjärnor de vanliga metallerna-aluminium och järn – och spränger dem ut i rymden i olika typer av supernovaexplosioner.
i årtionden har forskare teoretiserat att dessa stjärnexplosioner också förklarade ursprunget till de tyngsta och mest sällsynta elementen, som guld. Men de saknade en del av historien. Den hänger på objektet kvar av en massiv stjärnans död: en neutronstjärna. Neutronstjärnor packar en och en halv gånger solens massa i en boll bara 10 miles över. En tesked material från deras yta skulle väga 10 miljoner ton.,
många stjärnor i universum finns i binära system – två stjärnor bundna av gravitation och kretsar kring varandra (Tror Lukas hemplanets solar i ”Star Wars”). Ett par massiva stjärnor kan så småningom avsluta sina liv som ett par neutronstjärnor. Neutronstjärnorna kretsar runt varandra i hundratals miljoner år. Men Einstein säger att deras dans inte kan vara för evigt. Så småningom måste de kollidera.
massiv kollision, upptäckt flera sätt
på morgonen den 17 augusti 2017 passerade en rippel i rymden genom vår planet., Det upptäcktes av LIGO-och Virgo gravitationsvågdetektorerna. Denna kosmiska störning kom från ett par neutronstjärnor i stadsstorlek som kolliderade med en tredjedel ljusets hastighet. Energin i denna kollision överträffade något atom-smashing laboratorium på jorden.
höra om kollisionen, astronomer runt om i världen, inklusive oss, hoppade i handling. Teleskop stora och små skannade patch of sky där gravitationsvågorna kom från., Tolv timmar senare såg tre teleskop en helt ny stjärna – en kilonova – i en galax som heter NGC 4993, cirka 130 miljoner ljusår från jorden.
astronomer hade fångat ljuset från den kosmiska elden hos de kolliderande neutronstjärnorna. Det var dags att rikta världens största och bästa teleskop mot den nya stjärnan för att se det synliga och infraröda ljuset från kollisionens efterdyningar. I Chile svängde Gemini-teleskopet sin stora 26-fotspegel till kilonova. NASA styrde Hubble till samma plats.,
film av det synliga ljuset från kilonova bleknar bort i galaxen NGC 4993, 130 miljoner ljusår bort från jorden.
precis som glöden av en intensiv lägereld blir kall och svag, bleknade efterglöden av denna kosmiska eld snabbt bort. Inom några dagar bleknade det synliga ljuset bort och lämnade efter sig en varm infraröd glöd, som så småningom försvann också.
Observera universum smide guld
men i detta blekande ljus kodades svaret på den urgamla frågan om hur guld görs.,
skina solljus genom ett prisma och du kommer att se vår solens spektrum – regnbågens färger sprids från kort våglängd blått ljus till lång våglängd rött ljus. Detta spektrum innehåller fingeravtryck av elementen bundna och smidda i solen. Varje element är markerat med ett unikt fingeravtryck av linjer i spektrumet, vilket återspeglar den olika atomstrukturen.
kilonovas spektrum innehöll fingeravtryck från de tyngsta elementen i universum., Dess ljus bar telltale-signaturen av neutronstjärnmaterialet som förfaller till platina, guld och andra så kallade ”r-process”-element.
Kilonovas synliga och infraröda spektrum. De breda toppar och dalar i spektrumet är fingeravtryck av tunga element skapande. Bild via Matt Nicholl.
för första gången hade människor sett alkemi i handling, universum förvandlar Materia till guld. Och inte bara en liten mängd: den här kollisionen skapade minst 10 jordens värde av guld., Du kanske har guld – eller platinasmycken just nu. Ta en titt på det. Den metallen skapades I atombranden av en neutronstjärnkollision i vår egen galax för miljarder år sedan – en kollision precis som den som sågs den 17 augusti.
och vad av det guld som produceras i denna kollision? Det kommer att blåsas ut i kosmos och blandas med damm och gas från dess värdgalax. Kanske en dag kommer det att utgöra en del av en ny planet vars invånare kommer att inleda en årtusenden lång strävan att förstå sitt ursprung.,
Duncan Brown, Professor i fysik, Syracuse University och Edo Berger, Professor i astronomi, Harvard University
denna artikel publicerades ursprungligen på samtalet. Läs den ursprungliga artikeln.
medlemmar i EarthSky – samhället – inklusive forskare, samt vetenskaps-och naturförfattare från hela världen-väger in vad som är viktigt för dem. Foto av Robert Spurlock.