
Eine Forschungsgruppe hat erstmals sogenannte Seltenerdelemente identifiziert, die durch die Verschmelzung von Neutronensternen produziert wurden. Die Einzelheiten dieses Meilensteins wurden am 26. Oktober 2022 im Astrophysical Journal veröffentlicht.
Wenn sich zwei Neutronensterne spiralförmig aufeinanderzubewegen, produziert die resultierende Explosion eine große Menge schwerer Elemente, aus denen unser Universum besteht. Das erste bestätigte Beispiel dieses Prozesses war ein Ereignis im Jahr 2017 namens GW 170817. Auch noch fünf Jahre später hat die Identifizierung der spezifischen Elemente, die durch Verschmelzungen zweier Neutronensterne entstehen, Wissenschaftlern Schwierigkeiten bereitet. Die Ausnahme ist Strontium, das in den optischen Spektren identifiziert wurde.
Eine Forschungsgruppe unter Leitung von Nanae Domoto, einem Doktoranden an der Graduate School of Science der Tohoku University und Stipendiat an der Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), hat systematisch die Eigenschaften aller schweren Elemente untersucht, um die Spektren der Verschmelzung von Neutronensternen zu entschlüsseln.
Sie analysierten die Spektren von Kilonovae – das sind helle Emissionen, die durch den radioaktiven Zerfall frisch produzierter Atomkerne erzeugt werden, welche während der Verschmelzung von GW 170817 fortkatapultiert wurden. Basierend auf Vergleichen mit detaillierten Simulationen von Kilonova-Spektren auf dem Supercomputer ATERUI II des National Astronomical Observatory of Japan stellte das Team fest, dass die seltenen Elemente Lanthan und Cer die in GW 170817 beobachteten Eigenschaften im nahinfraroten Spektrum reproduzieren können.
Bis jetzt war die Existenz von Seltenerdelementen nur basierend auf der gesamten Entwicklung der Helligkeit von Kilonovae vermutet worden, aber nicht aufgrund der spektralen Eigenschaften.
„Dies ist die erste direkte Identifizierung von Seltenerdelementen in den Spektren von Verschmelzungen zweier Neutronensterne und es erweitert unser Wissen über den Ursprung der Elemente im Universum“, sagte Dotomo. „Diese Studie verwendete ein einfaches Modell des ausgestoßenen Materials. Zukünftig wollen wir multidimensionale Strukturen einbinden, um ein größeres Bild dessen zu zeichnen, was bei Kollisionen von Sternen geschieht.“
(THK)
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