En konstnärs skildring av neutronstjärnor som förbereder sig för att kollidera.
(Bild: © NASA / Goddard Space Flight Center)
Astronomer är på jakt efter resterna av neutronstjärna kollision som gav jorden dess ädelmetaller.
När neutron stjärnor smälter samman, de spottar en mängd kortlivade element i sin omgivning, och dessa material blir en del av senare bildande solsystem. Nu försöker forskare att stänga in på fusion som såg vårt solsystem genom att spåra elementen som framställts av det ursprungliga sönderfallande materialet. Från det arbetet tror de att den ansvarsfulla sammanslagningen inträffade 100 miljoner år innan och 1 000 ljusår bort från vårt solsystem.
"Det var nära", berättade projektledarens forskare, Szabolcs Marka, som är fysiker vid Columbia University, till Space.com. "Om du tittar upp mot himlen och ser en neutronstjärna sammanslagning 1 000 ljusår bort, skulle det överträffa hela natthimlen."
Marka och hans kollega Imre Bartos, en astrofysiker vid University of Florida, använde meteoriter från solsystemets gryning för att spåra kollisionen. De analyserade isotoperna - smaker av element med olika antal neutroner i deras atomer - i dessa bergarter.
Först beräknade de mängden radioaktiva isotoper i det tidiga solsystemet; sedan jämför forskarna sina mätningar med mängden isotoper producerad av neutron-stjärna fusioner. Marka presenterade resultaten av sin forskning i januari på vintern möte i American Astronomical Society i Honolulu.
"Vår" neutron-stjärnfusion
Universumets tunga element, som guld, platina och plutonium, bildas när neutroner bombarderar befintliga atomer. Under sådana kollisioner, a neutral neutron kan avge en negativt laddad elektron, bli en positivt laddad proton och ändra atomens identitet.
Denna process, känd som snabb neutronfångst, inträffar endast under de mest kraftfulla explosionerna, såsom supernovor och neutronstjärna sammanslagningar. Men forskare fortsätter att diskutera vilka av dessa extrema händelser som är ansvariga för huvuddelen av tunga element i universum.
Så Marka och Bartos vände sig till gamla meteoriter i ett försök att förstå vilken typ av händelse som kan ha sådd det tidiga solsystemet. Låst inuti dessa stenar från det unga solsystemet är material som spydde från en explosion, och även om de ursprungliga elementen var radioaktiva och snabbt förfallna lämnade de efter sig signaturer av deras tidigare närvaro.
Och som Laserinterferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) börjar identifiera potentiella neutronstjärniga sammanslagningar, forskare tillämpar sina observationer för att identifiera de mest sannolika bidragsgivarna till material som bildades i en närliggande fusion, vad Marka kallade "häxans brygg av galaxen", det långsamt förfallna materialet som tog sin väg till solsystemet.
Tidigare studier uppskattade att en supernova förekommer i Vintergatan en gång vart 50 år. LIGOs nya observationer tyder på att neutronstjärniga sammanslagningar inträffar mycket mindre ofta, ungefär var 100 000 år. Mängden tunga element i solsystemet antydde att de kom från a närliggande neutron-stjärnfusion, eftersom supernova-ursprung skulle ha gett mer material.
Därifrån förlitade paret sig på de enskilda isotoperna för att bestämma var och när solsystemets lokala neutronstjärnfusion hade inträffat.
"Varje isotop är ett stoppur som börjar vid explosionen," sade Marka. Genom att studera hur mycket av varje isotop som var kvar när materialet fångades, kunde han fastställa åldern på kollisionen som utbröt solsystemet. "Det är bara en tidpunkt då alla är överens," sade han. Den punkten inträffade ungefär 100 miljoner år före solsystem bildas, ett ögonblick i astronomiska tidsskalor. Teamet beräknade också hur långt borta stjärnorna kolliderade, ett avstånd på 1 000 ljusår, baserat på hur mycket material som hamnade i solsystemet.
Vad teamet inte kunde räkna ut var i vilken riktning dessa tunga element kom in i grannskapet som skulle bli vårt solsystem, en upptäckt som teoretiskt skulle kunna göra det möjligt för forskare att fastställa resterna av kollisionen. Problemet är att solen inte har sittat stilla i de 4,5 miljarder år sedan den bildades; istället har det färdats runt galaxen.
Längs vägen har det lämnat stjärnorna som bildades nära den i samma kluster, stjärnor som astronomer länge har jagat förgäves. Marka hoppas att astronomer en dag kommer att hitta de systerstjärnorna och resterna av neutronstjärnfusionen som bildade solsystemet.
Enligt Marka slog den nya upptäckten nära hemma. "Människor grät," sade han och hänvisade till medlemmarna i hans team.
Han sa att han tror att stark känslomässig reaktion uppstod eftersom denna neutron-stjärnfusion inte bara var en händelse som hände ute i rymden. Det var en som bidrog personligen till var och en av oss.
"Detta är inte esoteriskt, det är vårt," sade Marka. "Inte vårt i galaxen utan vårt i solsystemet."
- Neutronstjärnkollision avslöjar guldets ursprung, säger astronomer
- Sväljer ett svart hål en neutronstjärna för 900 miljoner år sedan?
- Första upptäckten av gravitationsvågor från neutronstjärnans krasch markerar en ny era av astronomi
