Egy hullámon lovagol a fehér törpék robbanásából, a neutroncsillagok ütközéséből és a szupernóvákból származó anyag.
A Tejútrendszer elemeinek eredetével foglalkozó kutatók új részleteket tártak fel azzal kapcsolatban, hogy miként jutnak el egyes elemek Földünkre. Ez derül ki a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének munkatársainak az egyesült királyságbeli Hertfordshire Egyetem kutatóinak együttműködésével készített új tanulmányából.
Az új eredmények alapján nemcsak azt értettük meg, miképpen gazdagodott bolygónk bizonyos elemekkel, de segítenek annak vizsgálatában is, hogy a Naprendszeren kívül mely bolygókon lehet a legnagyobb az élet valószínűsége.
A minket körülvevő kémiai elemek egy része szupernóvának nevezett csillagrobbanások vagy extrém sűrűségű égitestek, úgynevezett neutroncsillagok ütközése során keletkezett. A kutatókat régóta foglalkoztatja a kérdés, hogy a nehéz elemek hogyan kerültek aztán a Földre – különösen az, hogy a különböző helyekről származó elemek hogyan érhették el látszólag egy időben bolygónkat.
A kutatók kifinomult számítógépes modellekkel vizsgálták a részecskék csillagközi útját, és rájöttek, hogy a neutroncsillagok ütközésekor létrejött nehéz elemek képesek más szupernóvák lökéshullámait meglovagolva átkelni a galaxisunkon egészen a Földig.
A rejtély először 2021-ben bukkant fel, amikor a kutatók radioaktív izotópok furcsa elegyét fedezték fel mélytengeri kőzetekben. Az izotópok nem a mi Naprendszerünkből, hanem a galaxis más részein felrobbant csillagokból származtak. A detektált izotópok némelyike különösen izgalmas volt a kutatóközösség számára, mert nagyon eltérő környezetben kellett képződniük.
Egész pontosan a következő izotópokat találták a kutatók: a fehér törpék robbanásakor keletkező mangán-53-at, a magösszeomlást elszenvedő szupernóvákban létrejövő vas-60-at és a plutónium-244-et, amely általában akkor képződik, amikor a világegyetem egyik legsűrűbb anyagú égitestjei, a neutroncsillagok ütköznek össze. Ezeket a meglehetősen különböző izotópokat azonban hasonló mélységből gyűjtött mélytengeri mintákban találták. Ahhoz, hogy elérjék bolygónk felszínét, ezeknek az izotópoknak le kellett ülepedni a Föld légköréből valamikor az elmúlt néhány millió évben.
Mivel az idővel kőzetté alakuló mélytengeri üledékek rétegről rétegre rakódnak le, a kutatókat meglepte, hogy
a három különböző csillagrobbanásból származó izotópokat
nagyjából azonos rétegekben találták.
Ez ugyanis azt jelenti, hogy együtt érkezhettek a Földre, még ha merőben eltérő helyről indultak is.
A Benjamin Wehmeyer vezette kutatócsoport számítógépes modellekkel vizsgálta meg az izotópok galaktikus útját, és arra az eredményre jutottak, hogy különböző asztrofizikai események, például neutroncsillag-ütközések vagy fehértörpe-robbanások kilökött anyagait szupernóvák lökéshullámai repítik végig a galaxison.
Ezek a szupernóvák nagy tömegű csillagok magjainak robbanásai, ami sokkal gyakrabban fordul elő, mint két neutroncsillag egyesülése vagy a fehér törpék robbanása. Wehmeyer és munkatársai megfigyelték, hogy az ilyenkor létrejövő izotópok képesek „szörfözni” úgy, hogy a különböző helyeken létrejövő izotópok végül ugyanazon a lökéshullám peremén együtt utaznak. Az így felsepert anyag ezért köt ki egy időben a Földön.
Munkatársaink kőzetmintákat emeltek ki az óceán fenekéről, feloldották és gyorsítóba helyezték őket, majd rétegről rétegre megvizsgálták az izotópok összetételét. Számítógépes modelljeink segítségével dolgoztuk fel a kapott adatokat, hogy megtudjuk, hogyan mozognak az atomok a galaxisban. Ez egy nagyon fontos előrelépés, hiszen nemcsak azt mutatja meg, hogyan terjednek az izotópok a galaxisban, de azt is, hogy hogyan érhetik el nagy mennyiségben az exobolygókat – vagyis a Naprendszeren túli bolygókat. Ez rendkívül izgalmas, mert az izotópbőség fontos tényező annak megállapításakor, hogy egy exobolygón meg tud-e maradni a víz folyékony állapotban – ami kulcsfontosságú az élethez. A jövőben az új eredmények segítségével azonosíthatjuk a galaxis azon térségeit, ahol lakható exobolygók lehetnek
– fogalmazott Wehmeyer, a tanulmány vezető szerzője.