Ruski znanstvenici dokazali da se pri eksploziji supernovih sintetiziraju teški elementi

Ostaci supernove SN1987A (sjajno polje s dva crvena prstena iznad središta). Fotografija teleskopa „Hubble“, slobodni izvori.

Ostaci supernove SN1987A (sjajno polje s dva crvena prstena iznad središta). Fotografija teleskopa „Hubble“, slobodni izvori.

U našem svemiru, sastavljenom uglavnom od lakih elemenata (vodika i helija), prisustvo na Zemlji teških elemenata (željeza, olova, urana) predstavlja svojevrsno čudo. Ruski znanstvenici sada su na konkretnom primjeru dokazali pretpostavku da su tvornice za stvaranje takvih elemenata - eksplozije supernovih.

Svjetlost eksplozije supernove SN1987A prvi put je dosegnula površinu Zemlje 23. veljače 1987., i već u svibnju iste godine ova nama najbliža supernova mogla se opaziti na nebu bez pomoći teleskopa. Od tada je SN1987A idealni objekt proučavanja, na kojem je moguće provjeriti mnoge smjele astrofizičke teorije. Neutronski bljesak, zabilježen odmah nakon eksplozije (tijekom jedne noći je u kratkom vremenskom intervalu detektirano nekoliko „neuhvatljivih“ čestica, što je uvelike premašilo uobičajeni tempo, prema kojem se bilježi tek „nekoliko događaja godišnje“), predstavlja do danas najveći zabilježeni bljesak supernove u povijesti, a hipoteza o plavom superdivu, od kojeg je nastala supernova SN1987A, potaknula je znanstvenike da korigiraju izvjesne stavove o evoluciji zvijezda.

Ruski znanstvenici iz Instituta za svemirska istraživanja Ruske akademije znanosti i njihove europske kolege objavili su nove podatke o radioaktivnom raspadu izotopa titanija (titanij-44) i na taj način dokazali da pri eksploziji supernove dolazi do stvaranja teških elemenata.

Međutim, jedna od teorija koju više nije potrebno preispitivati je hipoteza o sintezi teških elemenata pri eksploziji supernove. Naime, u članku objavljenom u časopisu „Nature“ ruski znanstvenici iz Instituta za kosmička istraživanja Ruske akademije znanosti i njihovi europski kolege (s Instituta za astrofiziku „Max Planck“, Sveučilišta u Turkuu, Sveučilišta u Ouluu i iz Europske svemirske agencije) objavili su nove podatke o radioaktivnom raspadu izotopa titanija (titanij-44) i na taj način dokazali da pri eksploziji supernove dolazi do stvaranja teških elemenata.

Znanstvenici smatraju da su odmah nakon Velikog praska nastali samo kemijski elementi koji nisu teži od litija (vodik, helij i litij). Svi ostali mnogobrojni elementi pojavili su se u procesu evolucije svemira, na primjer, uslijed nukleosinteze koja se odigrava unutar zvijezda. Smatra se da eksplozije supernovih predstavljaju značajan izvor sinteze teških elemenata. U tim eksplozijama oslobađaju se svi elementi nastali unutar zvijezda, koji se pod djelovanjem izuzetno visokih temperatura zatim dalje sjedinjuju i na taj način formiraju u još težu jezgru. U prvih nekoliko godina poslije eksplozije SN1987A deaktivirana su optička, rendgenska i gama-zračenja koja, prema postavljenoj hipotezi, potječu od radioaktivnih raspada izotopa kobalta-56 i željeza-56, a također (kada se zalihe ovih elemenata potroše) i od raspada titanija-44. Pa ipak, ovi podaci nisu dali nedvosmislenu potvrdu pretpostavke da pri eksploziji nastaju teški elementi, jer ih je moguće objasniti i primjenom drugih teorijskih modela.

Prilikom novih promatranja na osnovi pet karakterističnih energija u području rendgenskog i gama-zračenja detektiran je raspad titanija-44 u skandij-44 (period poluraspada je 85 godina), a zatim u kalcij-44 (period poluraspada oko 6 sati). Podaci za ovo istraživanje dobiveni su u dva ciklusa eksperimenata izvršenih u međunarodnoj svemirskom opservatoriju INTEGRAL. Prva faza eksperimenata (oko 1,5 milijuna sekundi podataka) izvedena je 2003., a druga (4,5 milijuna sekundi) 2010-2011. Podaci o spektrima „tvrdog“ rendgenskog i gama zračenja, dobiveni poslije ovako opsežnih istraživanja, potvrdili su pretpostavke i pokazali približno identičnu vrijednost početne količine titanija u ostatku supernove. Znanstvenici pritom procjenjuju da vjerojatnost istovremenog pogrešnog detektiranja svih karakterističnih linija zračenja iznosi samo nekoliko tisućitih dijelova postotka.

Međutim, količina sintetiziranog titanija-44, utvrđena na osnovi ovako pouzdanih promatranja, iznosila je oko 0,03% Sunčeve mase, što je u izvjesnoj mjeri nadmašilo maksimalne očekivane vrijednosti. Ispostavilo se da supernova SN1987A ponovo potiče znanstvenike da korigiraju svoje teorijske modele. Naime, u proračunima sinteze teških elemenata pri eksploziji supernove do sada su korišteni mnogi slobodni, neodređeni parametri, kao što su: masa jezgra zvijezde prilikom gravitacijskog kolapsa ili osobine udarnog vala koji nastaje kao posljedica eksplozije. Zato vjerujemo da novo otkriće koje dokazuje sintezu i raspad titanija nakon eksplozije supernove SN1987A nije i posljednji doprinos ruskih astrofizičara u ovom području.

Izvorni materijal materijal na stranici S&T RF.