Przez lata astronomowie nie potrafili wyjaśnić, dlaczego w pewnej grupie bardzo starych gwiazd stront występuje w zaskakująco dużych ilościach. Jak opisano w artykule Universe Today, nowe badanie oparte na pomiarach laboratoryjnych pozwoliło wreszcie doprecyzować kluczowy parametr w modelach i dzięki temu lepiej odtworzyć obserwowane proporcje pierwiastków.
Skąd w ogóle wziął się problem ze strontem?
Astrofizycy od dekad zakładali, że pierwiastki cięższe od helu powstają głównie dwiema drogami. Jedna to wolny proces wychwytu neutronów zachodzący w umierających gwiazdach, a druga to szybki proces związany z gwałtownymi zjawiskami, takimi jak eksplozje supernowych. Kiedy jednak zaczęto dokładniej analizować składy chemiczne starszych obiektów, zwłaszcza tzw. gwiazd ubogich w metale i wzbogaconych w węgiel (CEMP), okazało się, że część proporcji cięższych pierwiastków nie pasuje do tych dwóch klasycznych scenariuszy.
W efekcie zaproponowano trzeci mechanizm pośredni, który lepiej tłumaczy obserwacje w tej grupie gwiazd. Mimo to wciąż pozostawał wyjątek: w danych z obserwacji strontu było wyraźnie więcej, niż przewidywały symulacje.
Jedno nieznane tempo reakcji psuło całą układankę.
Według autorów pracy kłopotem okazał się brak dobrej wiedzy o tym, jak skutecznie krypton 88 pochłania neutrony. Ten izotop jest silnie promieniotwórczy i istnieje krótko, a od jego „wyboru” ścieżki zależy, czy łańcuch przemian doprowadzi do innych cięższych pierwiastków, czy raczej do powstania rubidu 88, który szybko przechodzi w stront 88. Jeśli tempo wychwytu neutronów przez krypton 88 było w modelach chybione, to przewidywania dotyczące strontu również musiały się rozjeżdżać.
Pomiaru nie zrobiono wprost, tylko sprytnym obejściem.
Zamiast próbować bezpośrednio bombardować neutronami trudny w użyciu izotop, zespół badawczy skorzystał z aparatury w Argonne National Laboratory. W eksperymencie użyto wiązki skierowanej na brom 89, który szybko rozpada się do kryptonu 89. Obserwując promieniowanie gamma emitowane przez powstałe jądro i wyznaczając dwie właściwości opisujące jego zachowanie, badacze mogli następnie „odtworzyć” z obliczeń tempo wychwytu neutronów dla kryptonu 88.
Co się zmieniło w modelach starych gwiazd?
Gdy nową wartość z eksperymentu podstawiono do obliczeń proporcji izotopów w gwiazdach CEMP, wyniki zaczęły znacznie lepiej zgadzać się z obserwacjami, w tym z wyższą zawartością strontu. To przykład sytuacji, w której precyzyjne pomiary jądrowe wykonywane na Ziemi pomagają rozwiązać problem, który przez długi czas wyglądał jak czysto astronomiczna zagadka.
Ilustracja została przygotowana z użyciem AI na bazie oryginalnego zdjęcia w celu zachowania spójności wizualnej.
Pełna treść źródłowa: Universe Today
