Astronomii ar putea fi cu un pas mai aproape de a descifra una dintre cele mai fascinante enigme ale cosmosului, originea elementelor grele precum aurul. Până acum, oamenii de știință au considerat că aurul din Univers se formează exclusiv în urma coliziunilor dintre stele neutronice. Însă un nou studiu sugerează că și un alt fenomen cosmic, mult mai misterios, ar putea contribui la această forjare. Este vorba despre magnetari, stele neutronice cu câmpuri magnetice extrem de intense, relatează CNN.
Potrivit cercetătorilor de la Columbia University și Louisiana State University, analiza unor date de arhivă provenite de la misiuni spațiale NASA și ESA indică faptul că erupțiile violente ale magnetarilor ar putea crea condiții propice pentru formarea aurului. Rezultatele studiului au fost publicate marți în The Astrophysical Journal Letters.
Aurul, un puzzle cosmic
Deși elementele ușoare precum hidrogenul și heliul au apărut imediat după Big Bang, în urmă cu aproximativ 13,8 miliarde de ani, elementele mai grele, de genul fierului, s-au format ulterior, în inima stelelor care au explodat. Dar elementele și mai grele, precum aurul, rămân un mister. Ele sunt prea masive pentru a fi produse în procesele obișnuite ale evoluției stelare.
„Este o întrebare fundamentală despre originea materiei complexe în Univers. Este un puzzle fascinant care nu a fost rezolvat până acum”, a declarat Anirudh Patel, autor principal al studiului și doctorand în fizică la Columbia University.
Până recent, singura sursă confirmată pentru astfel de elemente grele era reprezentată de fuziunile dintre stele neutronice, evenimente violente cunoscute sub numele de kilonove, detectate în 2017 prin unde gravitaționale și explozii de raze gamma.
Magnetarii, monștrii invizibili
Dar noile date analizate sugerează că și magnetarii, o variantă rară și extrem de magnetizată a stelelor neutronice, ar putea juca un rol în formarea elementelor grele. Aceste obiecte se formează după prăbușirea stelelor masive și sunt atât de dense încât o linguriță din materialul lor ar cântări un miliard de tone pe Pământ.
Uneori, magnetarii trec prin așa-numite „cutremure stelare”, similare cutremurelor de pe Pământ, dar cauzate de tensiuni între crusta și miezul lor superfluid. Aceste evenimente eliberează explozii uriașe de raze X și, în cazuri rare, erupții gigantice care ar putea ejecta material stelar bogat în neutroni – ingredientul-cheie în sinteza aurului și a altor metale grele.
„Ne-am întrebat dacă nu cumva radiațiile emise de magnetari pot lăsa o urmă vizibilă în spectrul gamma, ceva ce am putea detecta și corela cu formarea elementelor grele”, a declarat Eric Burns, coautor al studiului și profesor de astrofizică la LSU.
Un semnal ascuns în date vechi de 20 de ani
Ipoteza a fost confirmată parțial atunci când cercetătorii au revizuit datele provenite dintr-o erupție detectată în decembrie 2004 de satelitul INTEGRAL, recent retras din funcțiune. Semnalul gamma observat atunci corespundea aproape perfect predicțiilor teoretice formulate de echipa lui Brian Metzger, profesor de fizică la Columbia și consilierul doctoral al lui Patel.
„Niciunul dintre noi nu știa că semnalul deja exista în datele de arhivă. A fost un cadou de sărbători neașteptat și foarte emoționant”, a spus Patel.
Confirmări suplimentare au venit din datele altor misiuni, precum satelitul RHESSI și sonda Wind. În ciuda entuziasmului, autorii studiului avertizează că nu este vorba despre o dovadă definitivă, ci despre o ipoteză promițătoare.
Un drum alternativ către aur
Chiar și așa, unii experți rămân prudenți. Dr. Eleonora Troja, astrofizician la Universitatea din Roma și coordonatoarea echipei care a identificat radiațiile X produse de coliziunea dintre două stele neutronice în 2017, susține că noile dovezi nu se compară ca forță și claritate cu cele din 2017.
„Producerea aurului prin erupții de magnetar este doar una dintre mai multe posibile explicații pentru semnalul gamma observat”, a declarat Troja, care nu a fost implicată în studiu.
De asemenea, ea avertizează că magnetarii sunt „obiecte extrem de imprevizibile” și că procesul de creare a aurului este delicat. Un exces de electroni, de exemplu, ar putea duce la formarea unor metale mai ușoare, precum zirconiu sau argint.
Urmează telescopul COSI
Chiar dacă această nouă cale de formare a aurului rămâne deocamdată o ipoteză, cercetătorii estimează că până la 10% dintre elementele mai grele decât fierul din Calea Lactee ar putea proveni din erupțiile magnetarilor. Pentru a confirma acest lucru, este nevoie de observații directe.
Un astfel de instrument ar putea fi viitoarea misiune NASA COSI (Compton Spectrometer and Imager), programată pentru lansare în 2027. Acest telescop cu raze gamma va fi capabil să detecteze în detaliu semnăturile chimice lăsate de magnetari și să ajute astronomii să cartografieze sursele de elemente grele din întreg Universul.
