O suma de atomi de plutoniu incorporati in scoarta Pamantului ajuta la rezolvarea originii celor mai grele elemente ale naturii.
Oamenii de stiinta banuiau de mult ca elemente precum aurul, argintul si plutoniul se nasc in timpul supernovelor, cand stelele explodeaza. Dar supernovele tipice nu pot explica cantitatea de elemente grele din vecinatatea noastra cosmica, sugereaza un nou studiu . Asta inseamna ca alte evenimente cataclismice trebuie sa fi contribuit major, raporteaza fizicianul Anton Wallner si colegii sai in Stiinta din 14 mai.
Rezultatul sustine o schimbare recenta a inimii in randul astrofizicienilor. Supernovele standard au scazut din favoare. In schimb, cercetatorii considera ca elementele grele sunt mai probabil forjate in coliziunile a doua stele dense, moarte, numite stele neutronice, sau in anumite tipuri rare de superne , cum ar fi cele care se formeaza din stele cu rotire rapida ( SN: 5/8/19 ) .
Elementele grele pot fi produse printr-o serie de reactii in care nucleele atomice se umfla din ce in ce mai mult pe masura ce devoreaza rapid neutroni. Aceasta serie de reactii este cunoscuta sub numele de proces r, unde ,,r” inseamna rapid. Dar, spune Wallner, de la Universitatea Nationala Australiana din Canberra, ,,nu stim sigur unde este site-ul procesului r”. Este ca si cum ai avea o lista de invitatii la o intrunire, dar nu si locatia sa, asa ca stii cine este acolo fara sa stii unde este petrecerea.
Oamenii de stiinta au crezut ca au raspunsul lor dupa ce o coliziune a stelelor de neutroni a fost surprinsa producand elemente grele in 2017 ( SN: 10/16/17 ). Dar elementele grele apar in stele foarte vechi, care s-au format prea devreme pentru ca stelele cu neutroni sa fi avut timp sa se ciocneasca. ,,Stim ca trebuie sa existe altceva”, spune astrofizicianul teoretic Almudena Arcones de la Universitatea Tehnica din Darmstadt, Germania, care nu a fost implicat in noul studiu.
Daca s-ar fi intamplat recent un eveniment de proces r in apropiere, unele dintre elementele create ar fi putut ateriza pe Pamant, lasand amprente in scoarta Pamantului. Incepand cu un esantion de 410 grame de crusta din Oceanul Pacific, Wallner si colegii sai au folosit un accelerator de particule pentru a separa si numara atomii. Intr-o singura bucata din esantion, oamenii de stiinta au cautat o varietate de plutoniu numit plutoniu-244, care este produs prin procesul r. Deoarece elementele grele sunt intotdeauna produse impreuna in proportii speciale in procesul r, plutoniul-244 poate servi drept proxy pentru alte elemente grele. Echipa a gasit aproximativ 180 de atomi de plutoniu-244, depusi in crusta in ultimii 9 milioane de ani.
Oamenii de stiinta au analizat un esantion de scoarta de adancime a Pamantului (prezentat) pentru a cauta atomi de plutoniu si fier cu origini cosmice.
Cercetatorii au comparat numarul de plutoniu cu atomii care aveau o sursa cunoscuta. Fierul-60 este eliberat de supernove, dar este format din reactii de fuziune in stea, nu ca parte a procesului r. Intr-o alta bucata mai mica a esantionului, echipa a detectat aproximativ 415 atomi de fier-60.
Plutoniul-244 este radioactiv, in descompunere, cu un timp de injumatatire de 80,6 milioane de ani. Iar fierul-60 are un timp de injumatatire si mai scurt, de 2,6 milioane de ani. Deci, elementele nu ar fi putut fi prezente cand s-a format Pamantul, acum 4,5 miliarde de ani. Asta sugereaza ca sursa lor este un eveniment relativ recent. Cand atomii de fier-60 au fost numarati in functie de adancimea lor din scoarta si, prin urmare, cu cat timp au fost depusi, oamenii de stiinta au vazut doua varfuri in urma cu aproximativ 2,5 milioane de ani si cu aproximativ 6,5 milioane de ani in urma, sugerand doua sau s-au produs mai multe supernove in trecutul recent.
Oamenii de stiinta nu pot spune daca plutoniul pe care l-au detectat provine si din acele supernove. Dar daca s-ar intampla, cantitatea de plutoniu produsa in acele supernove ar fi prea mica pentru a explica abundenta elementelor grele din vecinatatea noastra cosmica, au calculat cercetatorii. Asta sugereaza ca supernovele obisnuite nu pot fi principala sursa de elemente grele, cel putin in apropiere.
Asta inseamna ca sunt inca necesare alte surse pentru procesul r, spune astrofiziciana Anna Frebel de la MIT, care nu a fost implicata in cercetare. ,,Supernove pur si simplu nu o taie”.
Masurarea ofera un instantaneu al procesului r din coltul nostru al universului, spune astrofizicianul Alexander Ji de la Carnegie Observatories din Pasadena, California. ,,Este de fapt prima detectare a asa ceva, asa ca este cu adevarat ingrijit”.