Hebben wetenschappers het mysterie van de oorsprong van goud in het universum opgelost?

Hebben wetenschappers het mysterie van de oorsprong van goud in het universum opgelost? Een recente studie biedt aanwijzingen over de kosmische oorsprong van goud en zware elementen, die eerder zijn ontstaan dan we dachten.

Wetenschappers hebben ontdekt dat explosies in sterk gemagnetiseerde neutronensterren, genaamd magnetars, mogelijk goud in het universum hebben gecreëerd. Hier is meer informatie over de studie:

Wat is de laatste ontdekking over de oorsprong van goud?

Analyse van archiefdata van ruimte missies toont aan dat een groot aantal zware metalen, waaronder goud, afkomstig is van enorme flitsen van magnetars. Dit blijkt uit een studie die op 29 april is gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters.

Anirudh Patel, een promovendus aan de afdeling Natuurkunde van Columbia University in New York, leidde de studie. Hij gebruikte 20 jaar oude archiefgegevens van telescopen van NASA en de Europese Ruimtevaartorganisatie om te onderzoeken hoe zware elementen zoals ijzer en goud zijn ontstaan en verspreid door het universum.

“Het is een fundamentele vraag als het gaat om de oorsprong van complexe materie in het universum,” aldus Patel. “Het is een leuk raadsel dat nog niet echt is opgelost.”

De auteurs schatten dat gigantische flitsen van magnetars tot 10 procent van de totale abundantie van elementen in de melkweg kunnen bijdragen die zwaarder zijn dan ijzer. Co-auteurs van de studie zijn verbonden aan Columbia University, Charles University in Tsjechië, Louisiana State University, het Flatiron Institute in New York en Ohio State University.

Wat is een magnetar en hoe kan goud daar worden gevormd?

Een magnetar is een type neutronenster dat sterk gemagnetiseerd is, wat betekent dat zijn magnetisch veld extreem krachtig is. Wanneer een enorme ster explodeert, laat deze een zeer dichte, ingestorte kern achter, genaamd een neutronenster.

Astronomen theoriseren dat de eerste magnetars zijn gevormd na de eerste sterren, ongeveer 13,6 miljard jaar geleden, volgens Eric Burns, assistent-professor en astrofysicus aan Louisiana State University. De oerknal creëerde het universum 13,8 miljard jaar geleden.

Bij zeldzame gelegenheden kunnen magnetars hoge-energie straling vrijgeven door een “stertrilling”. Net als een aardbeving kan een stertrilling de korst van de magnetar breken. Soms brengen stertrillingen van magnetars een gigantische flits met zich mee, een zeldzame explosieve gebeurtenis die gammastralen vrijgeeft.

De onderzoekers ontdekten dat magnetars materiaal vrijgeven tijdens gigantische flitsen. Echter, ze hebben nog geen fysieke verklaring hiervoor.

De onderzoekers speculeerden of gigantische flitsen van magnetars goud konden vormen via het snelle proces waarbij neutronen lichtere atoomkernen omzetten in zwaardere. De identiteit van een element wordt bepaald door het aantal protonen dat het heeft. Als een atoom een extra neutron verwerft, kan het kernverval ondergaan, wat een neutron in een proton kan omzetten.

Een veranderd aantal protonen kan de identiteit van het element veranderen. Neutronensterren hebben een extreem hoge dichtheid van neutronen. Als een neutronenster wordt verstoord, kunnen enkele atomen snel een aantal neutronen vastleggen en meervoudige vervallen ondergaan. Dit leidt tot de vorming van veel zwaardere elementen zoals uranium.

Voor deze studie werd de creatie van goud alleen toegeschreven aan botsingen van neutronensterren, of kilonova’s. Toen astronomen in 2017 een botsing van neutronensterren observeerden via telescopen, ontdekten ze dat de botsing zware elementen zoals goud, platina en lood kon creëren. Deze botsingen worden echter verondersteld relatief laat in de geschiedenis van het universum te hebben plaatsgevonden, in de afgelopen miljarden jaren.

De archiefgegevens van telescopen, die eerder ondoorgrondelijk waren, toonden aan dat gigantische flitsen van magnetars veel eerder plaatsvonden. Daarom geeft de studie aan dat het eerste goud mogelijk is ontstaan uit deze gigantische flitsen.

Wat is de volgende stap?

NASA heeft een aanstaande missie die deze resultaten verder kan onderzoeken. De Compton Spectrometer and Imager (COSI) is een gammastralen-telescoop die naar verwachting in 2027 zal worden gelanceerd.

COSI zal energetische fenomenen in de Melkweg en daarbuiten bestuderen, zoals gigantische flitsen van magnetars. Volgens de informatie van NASA zou COSI individuele elementen die zijn gecreëerd in de gigantische flitsen kunnen identificeren, wat helpt bij een beter begrip van de oorsprong van deze elementen.