Jüngste Forschungen zur Kilonova AT2017gfo haben bahnbrechende Einblicke in die Bildung atomarer Elemente nach Neutronensternkollisionen geliefert. Veröffentlicht in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics, hebt die von Albert Sneppen vom Cosmic Dawn Center und dem Niels Bohr Institut geleitete Studie die einzigartige Gelegenheit hervor, die Synthese schwerer Elemente während dieses energetischen Ereignisses zu beobachten.
Kilonovae, die aus der Verschmelzung von Neutronensternen entstehen, setzen immense Energie frei und erzeugen eine Plasma-Kugel, die sich nach außen ausdehnt. Während dieses Plasma abkühlt, erfolgt die Nukleosynthese, bei der Elemente wie Gold, Platin und Uran durch den schnellen Neutronenfangprozess (r-Prozess) gebildet werden. Diese Studie markiert das erste Mal, dass Astronomen die Bildung von Atomen in einer Kilonova beobachtet haben, was ein klareres Verständnis der Bedingungen ähnlich denen kurz nach dem Urknall bietet.
Die Forschung nutzte mehrere bodengestützte Teleskope und das Hubble-Weltraumteleskop, um Spektren von 0,5 bis 9,4 Tagen nach der Verschmelzung zu erfassen. Die Beobachtungen konzentrierten sich auf optische und nahinfrarote Wellenlängen, die es den Forschern ermöglichten, die reichen Spektren neu gebildeter Elemente, einschließlich Strontium, Tellur, Lanthan und Yttrium, zu analysieren.
Besonders die P Cygni-Spektrallinie spielte eine entscheidende Rolle in dieser Forschung, indem sie die Dynamik der sich ausdehnenden Gashülle um die Kilonova enthüllte. Die Komplexität der Spektren lieferte Einblicke in die Geschwindigkeit, Dichte, Temperatur und Ionisation der Ejektas.
Die Kilonova produzierte etwa 16.000 Erdmassen schwerer Elemente, wobei etwa 10 Erdmassen auf Gold und Platin entfallen. Darüber hinaus ist das Ereignis mit der Gravitationswellendetektion GW170817 verbunden, was die erste Beobachtung eines Gravitationswellenevents zusammen mit seinem elektromagnetischen Gegenstück markiert.
Diese Forschung verbessert unser Verständnis von Kilonovae als Mini-Labore für extreme Kernphysik und deren Rolle als bedeutende Beiträge zur Synthese schwerer Elemente im Universum.