I utkanten av vår sol i Vintergatans galax finns en relativt ljusstark stjärna där astronomer har identifierat det bredaste utbudet av element som kan finnas i en stjärna utanför vårt solsystem. Studien, ledd av astronomen Jan Roederer vid University of Michigan, upptäckte 65 grundämnen i stjärnan HD 222925. Fyrtiotvå av de upptäckta grundämnena är tunga grundämnen, som finns längst ner i det periodiska systemet. Att identifiera dessa grundämnen i en enda stjärna kommer att hjälpa astronomer att förstå den så kallade snabba neutroninfångningsprocessen, eller ett av de viktigaste sätten att skapa tunga grundämnen i universum.
"Såvitt jag vet är detta rekord för alla föremål utanför vårt solsystem. Det som gör denna stjärna så unik är den mycket höga relativa andelen grundämnen som finns listade i de nedre två tredjedelarna av det periodiska systemet. Vi upptäckte till och med guld, säger Roederer. "Dessa element erhölls som ett resultat av processen att fånga snabba neutroner. Det är vad vi försöker studera: fysiken för att förstå hur, var och när dessa element producerades."
Processen, även kallad "r-processen", börjar med närvaron av lätta element som järn. Sedan läggs snabbt - ungefär en sekund - neutroner till kärnorna av lätta element. Resultatet är bildandet av tyngre grundämnen som selen, silver, tellur, platina, guld och torium – den typ som finns i HD 222925, som alla astronomer säger sällan finns i stjärnor. "För att frigöra neutroner och lägga till dem till kärnorna av atomer, behöver du många fria neutroner och mycket hög energi," sa Roederer. "Det finns inte så många miljöer där det kan hända."
En sådan miljö har bekräftats: sammanslagna neutronstjärnor. Neutronstjärnor är de kollapsade kärnorna av superjättestjärnor, som är de minsta och tätaste kända himlaobjekten. Kolliderande par av neutronstjärnor orsakar gravitationsvågor, och 2017 upptäckte astronomer först gravitationsvågor från sammanslagna neutronstjärnor. Ett annat sätt på vilket r-processen kan ske är genom den explosiva döden av mäktiga stjärnor. De element som Roederer och hans team identifierade i HD 222925 bildades antingen i en massiv supernova eller i sammanslagning av neutronstjärnor i början av universum.
Denna stjärna kan användas som en proxy för vad som kan hända som ett resultat av en av dessa händelser. Varje modell som utvecklas i framtiden som visar hur r-processen eller naturen producerar element i de nedre två tredjedelarna av det periodiska systemet bör ha samma signatur som HD 222925, säger Roederer.
Viktigt är att astronomerna använde Hubble Space Telescopes instrument, som kan samla in ultravioletta spektra. Detta instrument spelade en nyckelroll i att låta astronomer samla ljus i den ultravioletta delen av spektrumet, det svaga ljuset som kommer från en cool stjärna som HD 222925. Astronomerna använde också ett av Magellan-teleskopen – ett konsortium som UM samarbetar med – vid Las Vegas Observatory -Campanas i Chile för att samla in ljus från HD 222925 i den optiska delen av ljusspektrumet. Dessa spektra kodar de "kemiska fingeravtrycken" av elementen inuti stjärnorna, och genom att läsa dessa spektra kan astronomer bestämma inte bara de element som redan finns i stjärnan, utan också mängden av varje element.
Många av studiens medförfattare ingår i en grupp som kallas R-Process Alliance, en grupp astrofysiker som arbetar med att lösa stora frågor relaterade till r-processen. Detta projekt representerar ett av gruppens huvudmål: att fastställa vilka element och i vilka kvantiteter som producerades i r-processen med en aldrig tidigare skådad detaljnivå.
Du kan hjälpa Ukraina att slåss mot de ryska inkräktarna. Det bästa sättet att göra detta är att donera medel till Ukrainas väpnade styrkor genom Rädda liv eller via den officiella sidan NBU.
Läs också: