스텔라 퓨전의 화학 해독

물리 법칙을 통해 과학자들은 우주의 진화를 그 기원으로 재구성 할 수 있습니다. 20 세기 중반 이후, 모델과 관측은 우리를 둘러싸고있는 화학 원소가 태어난 과정을 추적 해 왔습니다. 수소와 헬륨과 같은 가벼운 것들이 빅뱅 (Big Bang) 동안 대량으로 나타났습니다. 나중에, 별들의 핵에서의 융합은 다른 원자들, 특히 헬륨에서 철까지가는 질량 범위에있는 원자들을 생성했습니다. 그러나 지금까지 금, 납 및 우라늄과 같은 무거운 원소의 기원은 아직 확실하게 확인되지 않았습니다.

 

과학자 팀은 처음으로 두 개의 중성자 별의 융합에 스트론튬 (알칼리 토금속)이 존재한다는 증거를 발견하여 우주에서 가장 무거운 화학 원소가 이러한 우주 현상에서 형성되었음을 확인했습니다. 자세한 내용은 Nature 지 최신호에 설명되어 있습니다. 코펜하겐 대학교 (University of Copenhagen)의 연구원이자이 논문의 공동 저자 인 Darach Watson은 "수십 년이 걸렸던 검색의 마지막 단계"라고 말합니다. "우리는 초신성 폭발이나 오래된 별의 바깥층에서 정상적인 별에서 가장 많은 원소를 생성하는 과정이 발생한다는 것을 알고 있었지만 지금까지 우리는 빠른 중성자 포획 이 어디에서 발생했는지 알지 못했다."주기율표에서 가장 무거운 요소를 만듭니다."

 

2017 년 중력파가 감지 된 후 유럽 남방 전망대 (ESO)는 칠레의 VLT (Very Large Telescope)를 원인으로하는 현상에 대해 지적했다. 별자리 히드라. 따라서이 융합의 결과 인 킬로 노바의 폭발을 모니터링하고 VLT 툴 중 하나 인 X-shooter spectrometer 덕분에 광범위한 파장을 포착 할 수있었습니다 .

다음은 서로 다른 색상, 또는 파장으로 나누어 져 빛을 감지 빛 망원경 행성, 별, 먼 은하 과학자의 작업을 분석합니다. 이 빛의 스펙트럼을 읽는 것은 연구자들에게 무거운 원소의 존재를 시사하는 것이었지만 처음에는 어떤 원소를 지정할 수 없었습니다. 코펜하겐 대 (University of Copenhagen)의 연구원 인 조 나탄 셀싱 (Jonatan Selsing)은“우리는이 현상을 관찰 한 직후에 스트론튬이 될 수 있다는 아이디어를 공식화했다. "우리는 주기율표에서 가장 무거운 원소의 스펙트럼 모양에 대한 지식이 매우 불완전합니다."

'프로세스'의 발자국

이론적 모델은 중성자 생성이 자유 중성자를 기존 핵에 고정시키는 공정에 연결되어야한다는 생각을지지했다. 이 이론의 궁극적 인 시험은 정확하게 kilonovas 강력한 전자기 방사선 신호를 방출하여 생성 된 별 합병 큰 폭발해야한다. "다시 분석 데이터 합병 2017 및 폭발의 무거운 요소의 서명을 식별 할 수 : 스트론튬"왓슨은 덧붙였다.

 

핵심은 소위 r 프로세스 라고도하며, 빠른 중성자 포획 이라고도하며 , 원자가 많은 입자에 의해 충격을받는 극한 환경에서만 발생합니다. 이 과정에서 원자핵은 중성자를 빠르게 포착하여 다른 핵이 도착하기 전에 방사성 붕괴가 일어나지 않아 매우 무거운 원소를 생성 할 수 있습니다. "킬로 노바에 다른 무거운 요소가있을 가능성이 매우 높습니다. 그러나 대부분의 스펙트럼 서명을 모르기 때문에 식별 할 수 없습니다"라고 Watson은 말합니다.

4,300 ° C의 온도

과학자들은 합성 스펙트럼의 생성과 킬로 노바가 보이는 4 일 동안 포착 된 관찰 된 스펙트럼의 모델과의 비교에 대한 재평가에 기초를 두었습니다. 수집 된 데이터는 초기 온도가 약 4,300 ° C 인 물체를 나타내며, 다음 날에 희미 해지고 냉각되었습니다. Watson은“모든 요소에는 특성 파장에서 고유 한 선, 즉 스펙트럼 시그니처가 있습니다. "스트론튬 (실제로 이온화 된 스트론튬 또는 Sr +)의 경우 라인이 거의 없지만 매우 강하며, 킬로 노바 폭발시 그 서명이 어떻게 보이는지 계산할 수 있습니다. 관찰 된 결과와 비교하면 스트론튬은 강도와 ​​파장이 일치합니다. "

 

전문가들은 또한 350 및 850 나노 미터 (nm) 파장의 밝기 변화로 인해 빛을 흡수하는 고유 한 방식을 기반으로 요소를 식별 할 수 있다고 설명합니다 . 따라서 연구팀은 세 가지 복잡한 방법을 사용하고 도플러 효과로 인한 흡수선의 변위를 고려하여 다수의 원자 스펙트럼을 계산할 수있었습니다. 세 가지 방법이 일관된 결과를 낳았다는 점을 감안할 때, 저자는 최종 결론이 견고하다고 간주합니다. 공정 r에 의해 생성 된 스트론튬 만이 광 흡수를 설명 할 수 있습니다.