Endelig ved forskere, hvordan universet skaber guld. De har set det skabt i den kosmiske ild fra 2 kolliderende stjerner via den tyngdebølge, de udsendte.
Illustration af varm, tæt, ekspanderende sky af affald strippet fra neutronstjernerne lige inden de kolliderede. Billede via NASAs Goddard Space Flight Center / CI Lab.
Duncan Brown, Syracuse University og Edo Berger, Harvard Universitet
I tusinder af år har mennesker søgt efter en måde at omdanne sagen til guld på. Gamle alkymister betragtede dette ædle metaller som den højeste form for stof. Efterhånden som menneskelig viden avancerede, gav de mystiske aspekter af alkymi plads til de videnskaber, vi kender i dag. Og alligevel, med alle vores fremskridt inden for videnskab og teknologi, forblev historien om guld ukendt. Indtil nu.
Endelig ved forskere, hvordan universet skaber guld. Ved hjælp af vores mest avancerede teleskoper og detektorer har vi set det skabt i den kosmiske ild fra de to sammenstødende stjerner, der først blev opdaget af LIGO via tyngdekraften, de udsendte.
Den elektromagnetiske stråling, der er fanget fra GW170817, bekræfter nu, at elementer, der er tungere end jern, syntetiseres i kølvandet på neutronstjernekollisioner. Billede via Jennifer Johnson / SDSS.
Oprindelse af vores elementer
Videnskabsmænd har været i stand til at brikke sammen, hvor mange af elementerne i det periodiske system kommer fra. Big Bang skabte brint, det letteste og mest rigelige element. Når stjerner skinner, smelter de brint ind i tungere elementer som kulstof og ilt, livets elementer. I deres døende år skaber stjerner de almindelige metaller - aluminium og jern - og sprænger dem ud i rummet i forskellige typer supernova-eksplosioner.
I årtier har forskere teoretiseret, at disse stellare eksplosioner også forklarede oprindelsen af de tyngste og mest sjældne elementer, som guld. Men de manglede et stykke af historien. Det hænger sammen med det objekt, der er efterladt ved døden af en massiv stjerne: en neutronstjerne. Neutronstjerner pakker halvanden gang solens masse i en kugle kun 10 miles over. En teskefuld materiale fra deres overflade vejer 10 millioner tons.
Mange stjerner i universet findes i binære systemer - to stjerner bundet af tyngdekraften og kredser rundt om hinanden (tror Luke's hjemmeplanetets sol i "Star Wars"). Et par massive stjerner kan til sidst ende deres liv som et par neutronstjerner. Neutronstjernerne kredsløb hinanden i hundreder af millioner af år. Men Einstein siger, at deres dans ikke kan vare evigt. Til sidst skal de kollidere.
Massiv kollision, opdaget flere måder
Om morgenen den 17. august 2017 passerede en krusning i rummet gennem vores planet. Det blev opdaget af LIGO og Virgo gravitationsbølgedetektorer. Denne kosmiske forstyrrelse kom fra et par bystore neutronstjerner, der kolliderede med en tredjedel lysets hastighed. Energien i denne kollision overgik ethvert atom-smadrende laboratorium på Jorden.
Under at høre om kollisionen sprang astronomer rundt om i verden, inklusive os, til handling. Teleskoper store og små skannede himmelplasteret, hvor tyngdekraften kom fra. Tolv timer senere fik tre teleskoper øje på en helt ny stjerne - kaldet en kilonova - i en galakse kaldet NGC 4993, omkring 130 millioner lysår fra Jorden.
Astronomer havde fanget lyset fra den kosmiske ild fra de kolliderende neutronstjerner. Det var på tide at pege verdens største og bedste teleskoper mod den nye stjerne for at se det synlige og infrarøde lys fra kollisionens efterspørgsel. I Chile svingede Gemini-teleskopet sit store 26-fods spejl til kilonovaen. NASA styrede Hubble til det samme sted.
Film af det synlige lys fra kilonovaen, der forsvinder i galaksen NGC 4993, 130 millioner lysår væk fra Jorden.
Ligesom gløderne fra en intens lejrbål bliver kolde og svage, forsvandt eftergløden fra denne kosmiske ild hurtigt væk. Inden for få dage falmede det synlige lys væk, hvilket efterlod en varm infrarød glød, som til sidst også forsvandt.
Iagttagelse af universet smedning af guld
Men i dette falmende lys blev kodet svaret på det ældgamle spørgsmål om, hvordan guld fremstilles.
Skinne sollys gennem et prisme, og du vil se vores solspektrum - regnbuens farver spredes fra kort bølgelængde blåt lys til langt bølgelængde rødt lys. Dette spektrum indeholder fingrene på de elementer, der er bundet op og smedet i solen. Hvert element er markeret med en unik fingerlinje i spektret, der afspejler den forskellige atomstruktur.
Spektret af kilonovaen indeholdt fingrene på de tyngste elementer i universet. Dets lys bar den signifikante signatur af neutronstjernematerialet, der faldt ned i platin, guld og andre såkaldte “r-process” -elementer.
Kilonovas synlige og infrarøde spektrum. De brede toppe og dale i spektret er fingrene for skabelse af tunge elementer. Billede via Matt Nicholl.
For første gang havde mennesker set alkymi i handling, hvor universet gjorde materien til guld. Og ikke kun en lille mængde: Denne ene kollision skabte mindst 10 jordiske værdier af guld. Du har måske iført nogle smykker af guld eller platin lige nu. Se på det. Dette metal blev skabt i atombranden i en neutronstjernekollision i vores egen galakse for milliarder af år siden - en kollision ligesom den, der blev set den 17. august.
Duncan Brown, professor i fysik, Syracuse University og Edo Berger, professor i astronomi, Harvard Universitet
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.