Pierwiastki powstałe jako pierwsze po Wielkim Wybuchu były lekkie. Pojawiły się wtedy wodór i hel, po których potrzeba było kolejnych milionów i miliardów lat, aby utworzyły się kolejne składniki ujęte w obecnie istniejącym układzie okresowym. Niestety, wyjaśnienie, co dokładnie i kiedy się wydarzyło stanowi wielkie wyzwanie.
Czytaj też: To nie jest czarna dziura. Naukowcy odkryli gigantyczną pustkę we wszechświecie
Na przykład synteza jądrowa zachodząca wewnątrz gwiazd może wyjaśnić wyłącznie powstanie pierwiastków równie ciężkich jak żelazo bądź lżejszych. Gdyby ten sam proces miał odpowiadać za powstawanie cięższych składników, to wykorzystywałby więcej energii, aniżeli by wytwarzał. Z tego względu stało się jasne, że źródeł musiało być więcej.
Jedną z poszlak w tej sprawie są tzw. rozbłyski promieniowania gamma. Wytwarzana za ich sprawą energia jest tak ogromna, że generują niezwykle wysoką jasność. Dość powiedzieć, że pod tym względem mogą przewyższać Słońce jakiś kwintylion razy. A przecież nasza gwiazda także potrafi pokazać pazury, o czym już niejednokrotnie się przekonywaliśmy.
Naukowcy wciąż nie są w stanie wskazać podstawowego źródła ciężkich pierwiastków we wszechświecie
Jak wyjaśnia Robert Brose z Dublin City University, rozbłyski promieniowania gamma dzieli się na dwie główne grupy. Pierwsza obejmuje krótsze, natomiast druga – dłuższe impulsy. Te ostatnie są związane z masywnymi i szybko obracającymi się gwiazdami kończącymi swoje żywoty. Z kolei pierwsze najprawdopodobniej pochodzą od zderzeń obejmujących gwiazdy neutronowe.
Kiedy w 2017 roku astronomowie wykryli fale grawitacyjne pochodzące z domniemanego układu podwójnego gwiazd neutronowych, wkrótce później zidentyfikowali krótki rozbłysk promieniowania gamma. GRB 100817A pochodził z tego samego miejsca na niebie, a z czasem okazało się, iż doszło tam do kilonowej. To nieco słabszy odpowiednik supernowej, mogący prowadzić do powstawania ciężkich pierwiastków. I tak właśnie było w tym przypadku.
Czytaj też: Tak powstały pierwsze galaktyki we wszechświecie. Wyjątkowy materiał od teleskopu Webba
Ale nawet jeśli kilonowa mogła wytworzyć ciężkie pierwiastki, to tego typu wybuchy wydają się na tyle rzadkie, że trudno uznawać je za podstawowe źródło tych składników. Z tego względu astronomowie postanowili zgłębić wariant związany z długimi rozbłyskami. Kluczową rolę odegrał GRB 221009, który jest uznawany za najjaśniejszy w historii. Jakież było zaskoczenie badaczy, gdy zdali sobie sprawę, że choć rozbłysk był wyjątkowo jasny, to sama supernowa nie należała do rekordzistek.
Wbrew założeniom, nie doszło też do powstania ciężkich pierwiastków, dlatego badacze skłaniają się ku wyjaśnieniu, jakoby rozbłyski promieniowania gamma wcale nie stanowiły kluczowego źródła ciężkich pierwiastków we wszechświecie. Skąd więc się one biorą? Na to pytanie niestety jeszcze nie znamy odpowiedzi. Być może instrumenty takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba i inne obecnie powstające ułatwią rozwiązanie tej zagadki.
