Magnetar, který za půl sekundy vykoval zlato v množství celé planety

Mocná kosmická událost z roku 2004 – záblesk záření gama z magnetaru vzdáleného 30 000 světelných let – byla právě odhalena jako hlavní zdroj nejtěžších prvků ve vesmíru, jako je zlato a platina. Vědci prokázali, že při této intenzivní erupci, která byla jasnější než cokoliv jiného, co bylo v naší Galaxii dosud pozorováno, vznikly během exploze těžké prvky. Toto zjištění přepisuje dosavadní poznatky o vzniku prvků a naznačuje, že magnetary mohou být klíčovými hráči při šíření těchto vzácných materiálů ve vesmíru, včetně vzácných kovů na Zemi.

Odhalení původu těžkých prvků
Jednou z velkých otevřených otázek v astrofyzice je, odkud pocházejí nejtěžší prvky periodické tabulky, jako je zlato a platina.

Nejlehčí prvky, vodík a helium, vznikly krátce po Velkém třesku. Prvky, které jsou o něco těžší, jako kyslík a železo, vznikají v jádrech běžných hvězd jadernou fúzí a jsou rozptýleny do vesmíru, když tyto hvězdy explodují jako supernovy. Prvky těžší než železo však ke svému vzniku potřebují mnohem extrémnější prostředí – podmínky, které dalece přesahují to, co se nachází uvnitř typických hvězd. Vědci již desítky let pátrají po astrofyzikálních jevech, které jsou dostatečně silné na to, aby při nich tyto vzácné prvky vznikly.

Převratný objev v kosmické explozi z roku 2004
Tým vědců z Kolumbijské univerzity pod vedením profesora Briana Metzgera a doktoranda Anirudha Patela nyní objevil nové důkazy, které zpochybňují dosavadní teorie. V nedávné studii ukázali, že při slavné kosmické explozi před více než 20 lety pravděpodobně vzniklo velké množství těžkých prvků. Tato exploze uvolnila za pouhou polovinu sekundy více energie, než Slunce vyzáří za 250 000 let, a nabízí tak zásadní klíč k tomu, jak mohou vznikat nejtěžší prvky ve vesmíru.

Záblesk záření gama potvrdil vznik těžkých prvků
„Porovnáním našich teoretických modelů s pozorovanými údaji jsme našli důkaz, že jeden z nejjasnějších výbuchů, jaký byl kdy v naší Galaxii pozorován – silný záblesk záření gama v roce 2004 – vytvořil obrovské množství těžkých prvků, jejichž hmotnost přesahuje hmotnost planety Mars,“ řekl Patel. „Byl to neuvěřitelný pocit, když jsme viděli, že naše předpověď byla potvrzena existujícími daty, a uvědomili jsme si, jaké důsledky má tento objev pro historii některých látek tvořících naši planetu.“

Dne 27. prosince 2004 zaznamenalo několik družic, včetně vesmírného teleskopu INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) Evropské kosmické agentury ESA, mimořádně silný záblesk gama záření z magnetaru v naší Galaxii.

Proč jsou magnetary tak extrémní?
Magnetary jsou třídou neutronových hvězd, které mají nejsilnější magnetické pole ve vesmíru, více než 10 bilionkrát silnější než typický magnet na ledničku. Neutronové hvězdy jsou kompaktní tělesa, která zůstávají po  zhroucení masivních hvězd a jejich explozi v podobě supernovy. Obrovská magnetická energie magnetarů pohání extrémní výbuchy mnohem energičtější než vzplanutí, která produkuje Slunce.

Přestože magnetar SGR 1806-20 leží zhruba 30 000 světelných let daleko, „obří vzplanutí“ z roku 2004 bylo dostatečně jasné na to, aby zasáhlo horní vrstvy zemské atmosféry. Po počátečním záblesku gama záření vesmírný dalekohled INTEGRAL zaznamenal také slabší, ale delší signál gama záření ze zdroje, který trval několik hodin. Ačkoliv tento „dosvit“ poprvé zaznamenal tým výzkumníků v roce 2005, vědci tehdy nenabídli žádné přesvědčivé fyzikální vysvětlení.

Těžké kovy zrozené v hvězdné erupci
Metzger, Patel a jejich spolupracovníci nyní ukázali, že tento dosud nevysvětlený signál ze slavné obří erupce magnetaru z roku 2004 lze připsat emisi záření gama z radioaktivního rozpadu těžkých prvků, které byly čerstvě syntetizovány sérií jaderných reakcí v kůře neutronové hvězdy, která byla během obří erupce vyvržena do vesmíru.

Vědci odhadují, že až 10 % nebo více drahých kovů na Zemi může být produkováno magnetary. Ačkoliv vědci v průběhu let navrhli mnoho potenciálních jevů, při nichž tyto prvky vznikají, tato událost představuje teprve druhý potvrzený jev, při němž mohou být syntetizovány nejtěžší prvky v našem vesmíru; prvním bylo splynutí neutronových hvězd předpovězené Metzgerem v roce 2010 a pozorováním potvrzené v roce 2017.

Vědci dospěli ke svému objevu koncem loňského roku, když Patel počítal, jaké prvky vznikají při vzplanutí magnetaru. Pouhé dva týdny před 20. výročím obřího vzplanutí v roce 2004 provedl Patel předběžné výpočty záření gama, které se od těchto prvků očekává. „Vysoká jasnost a časová škála předpovězeného záření se dokonale shodovaly s nevysvětleným pozorováním z roku 2004. V tu chvíli jsme si uvědomili, že jsme možná právě učinili objev,“ řekl Patel.

Kosmická alchymie: násilný původ našich klenotů
„Tato jediná obří erupce byla při tvorbě těchto těžkých prvků tak zázračná, že kumulace podobných událostí v průběhu historie naší Galaxie by mohla přispět ke vzniku významné části všech těchto prvků na Zemi,“ řekl Metzger. „Je důležité si uvědomit, že platina v mém snubním prstenu mohla být ukována při takové kataklyzmatické události. Tento objev otevírá celou řadu nových otázek souvisejících s rolí, kterou mohou hrát magnetary při šíření prvků v celém vesmíru.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/the-magnetar-that-forged-a-planets-worth-of-gold-in-half-a-second/

autor: František Martinek