3. juni, 3, 9 milliarder lysår unna, kolliderte to utrolig tette nøytronstjerner - kropper som hver er omtrent 1, 5 ganger solens masse, men bare på størrelse med bare byer. Forskere som studerer hendelsen sier at det løser et varig mysterium om dannelsen av elementer i vårt univers.
"Det er en veldig rask, katastrofal, ekstremt energisk type eksplosjon, " sier Edo Berger, en astronom ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Den enorme kollisjonen ga ut en kraftig stråle av gammastråler over hele universet. Blitzen, som varte bare to tideler av et sekund, ble plukket opp av NASAs Swift-satellitt og sendt astronomer til å krysse for å samle inn data.
I løpet av de neste dagene vendte teleskoper i Chile og Hubble-romteleskopet oppmerksomheten mot den regionen av verdensrommet. I dag kunngjorde Berger og kollegene på en pressekonferanse i Cambridge, Massachusetts, at deres analyse avdekker at nøytronstjernekollisjoner er ansvarlige for dannelsen av praktisk talt alle tunge elementer i universet - en liste som inkluderer gull, kvikksølv, bly, platina og mer.
"Dette spørsmålet om hvor elementer som gull kommer fra har eksistert i lang tid, " sier Berger. Selv om mange forskere lenge hadde hevdet at supernovaeksplosjoner var kilden, sier han at teamet hans - som inkluderer Wen-fai Fong og Ryan Chornock fra Harvard astronomiavdeling - har bevis på at supernovaer ikke er nødvendige. Disse nøytronstjernekollisjonene produserer alle elementer tyngre enn jern, sier han, "og de gjør det effektivt nok til at de kan gjøre rede for alt gullet som er produsert i universet."
Slike kollisjoner oppstår når begge stjernene i et binært system hver for seg eksploderer som supernovaer, og deretter kollapser inn i seg selv og etterlater seg et par tett bundne nøytronstjerner. Når de sirkler om hverandre, blir stjernene gradvis trukket sammen av gravitasjonskrefter, til de kolliderer.
"De er ekstremt tette - egentlig kuler som flyr mot hverandre med omtrent ti prosent lysets hastighet, " sier Berger. Den resulterende kollisjon samler så mye masse på ett sted at den kollapser på seg selv, og utløser dannelsen av et svart hull. En liten mengde materie blir imidlertid kastet utover, og blir etter hvert innlemmet i den neste generasjonen stjerner og planeter andre steder i den omkringliggende galaksen. Nær observasjon av denne siste nøytronstjernekollisjonen har avslørt innholdet i denne utkastede saken.
Da det sorte hullet dannet seg, berger det, ga det ut en gammastråle-burst som var kodet som GRB (gamma-ray burst) 130603B. I løpet av få minutter søkte instrumenter i Chile etter ytterligere bevis på kollisjonen og fant en kort "etterglødning" av synlig lys, generert av partiklene som ble kastet fra eksplosjonen som smalt inn i omgivelsene. Dette ga astronomene den nøyaktige plasseringen og avstanden til hendelsen, og det faktum at kollisjonen skjedde relativt like i nærheten - i det minste astronomisk sett - vekket forhåpninger om at det ville være sjansen til å samle inn nye slags data som tidligere var utilgjengelige.
Den 12. juni oppdaget Hubble-teleskopet, trent på dette stedet, et tydelig utslipp av infrarødt lys, et signal som er atskilt fra den første eksplosjonen. Den infrarøde signaturen, sier Berger, skyldtes det radioaktive forfallet av eksotiske tunge elementer (som uran og plutonium) dannet under kollisjonen og kastet utover. På grunn av måten tunge elementer danner, må gull også ha dannet seg. "Den totale mengden av disse tunge elementene som ble produsert var omtrent en prosent solens masse, " bemerker han. "Gull, i denne distribusjonen, er omtrent 10 deler per million - så det kommer ut omtrent ti ganger månens masse i gull alene."
Fordi teamet vet hvor ofte disse kollisjonene oppstår, og nå kan utlede omtrent hvor mye materiale som genereres med hver hendelse, kan de sammenligne den totale mengden tunge elementer produsert av nøytronstjernekollisjoner med den kjente mengden i universet. Teamets konklusjon, som også ble publisert i dag i The Astrophysical Journal Letters, er at disse hendelsene er en tilstrekkelig forklaring for alle våre tunge elementer, inkludert gull. Etter at det er skapt i disse slags kollisjoner og kastet utover, blir de tunge elementene etter hvert inkorporert i dannelsen av fremtidige stjerner og planeter. Noe som betyr at alt gullet på jorden, til og med gullet i gifteringen din, sannsynligvis kommer fra kollisjonen av to fjerne stjerner.
Det nye funnet løser også et beslektet spørsmål: Hvorvidt denne spesielle typen gammastråleutslipp - kalt en "kort varighet" - kan definitivt knyttes til kollisjonene mellom to nøytronstjerner. "Vi hadde samlet ganske mange omstendighetsbevis som antydet at de kommer fra kollisjonen av to nøytronstjerner, men vi hadde virkelig manglet en tydelig 'røykepistol' -signatur, " sier Berger. "Denne begivenheten gir for første gang den 'røykepistolen.'"
I løpet av de neste årene vil Harvard-Smithsonian-teamet og andre fortsette å søke etter nøytronstjernekollisjoner slik at ytterligere data kan samles inn og analyseres. Imidlertid er det ganske heldig å ha en så sjelden hendelse (i Melkeveien, de skjer en gang omtrent hvert 100 000 år) på en avstand som er nær nok for disse slags observasjoner. "Jeg har brukt det siste tiåret av livet mitt på å prøve å ta tak i spørsmålet om gammastråle-bursts, nøye samle bevis og vente på den ene store begivenheten, " sier Berger. "Det er så tilfredsstillende å endelig få de bevisene som kan fortelle oss hva som skjer på en mer definitiv måte."
