Reakcja towarzysząca supernowej odtworzona w laboratorium. Naukowcy wykorzystali radioaktywną wiązkę

Gavin Lotay z University of Surrey oraz jego współpracownicy zaobserwowali proces przechwytywania protonów, który najprawdopodobniej towarzyszy niektórym eksplozjom supernowych.

Opis dokonań zespołu badawczego jest dostępny na łamach Physical Review Letters. Wynika z niego, że naukowcy wykorzystali przyspieszoną wiązkę radioaktywnych jonów, dzięki czemu byli w stanie w szczegółach zobaczyć przebieg obserwowanej reakcji oraz lepiej zrozumieć okoliczności, w jakich powstają izotopy określane mianem jąder p. Jedną z ich cech wyróżniających jest brak możliwości wytwarzania za sprawą procesu s oraz procesu r.

Czytaj też: Astronomowie zaobserwowali tę samą eksplozję trzy razy. Wiedzą, kiedy supernowa wystąpi po raz kolejny

Badanie jest ważne ze względu na fakt, że określenie, w jakich okolicznościach w Drodze Mlecznej powstają pierwiastki cięższe od żelaza jest jednym z pytań pozbawionych odpowiedzi. Niestety, naukowcy nie mają możliwości bezpośredniej obserwacji tych pierwiastków w gwiazdach lub pozostałościach po supernowych, dlatego próbują odtwarzać je w warunkach laboratoryjnych, bądź prowadząc symulacje i analizując dane zebrane dzięki meteorytom.

Supernowe stwarzają warunki do powstawania niektórych ciężkich pierwiastków

Na czym dokładnie polega problem z powstawaniem pierwiastków cięższych od żelaza? Ciepło i energia potrzebne do wytworzenia żelaza w procesie fuzji przekraczają energię generowaną przez ten proces. Przekłada się to na spadek temperatury jądra i ostateczną śmierć gwiazdy w formie supernowej. Energia towarzysząca takiej eksplozji miałaby doprowadzić do sytuacji, w której zderzające się atomy „przejmują” swoje składniki. To właśnie supernowa (choć energia powstała na skutek kolizji dwóch gwiazd neutronowych również wydaje się wystarczająca) jest kluczem do zajścia tej reakcji. Problem w tym, że około 1 procenta ciężkich pierwiastków wykrytych na terenie Układu Słonecznego powstaje w innych, niewyjaśnionych okolicznościach.

Czytaj też: Jak funkcjonuje atmosfera Tytana? Udało się ją odtworzyć w laboratorium

Korzystając z instrumentu zwanego Isotope Separator and Accelerator II, który wchodzi w skład kanadyjskiego laboratorim TRIUMF, naukowcy wytworzyli wiązki naładowanych, radioaktywnych atomów rubidu-83. Obserwacja zachodzących w tej wiązce procesów nastąpiła natomiast z użyciem dwóch spektrometrów. W ten sposób zespół Lotaya zwrócił uwagę na zwiększenie produkcji strontu-84 podczas procesu gamma. Co ciekawe, szybkość reakcji termojądrowej była niższa niż sugerowałyby modele teoretyczne, a uzyskane rezultaty pokrywają się z danymi zebranymi dzięki analizom meteorytów.