Vesmírný Klondike: Nová teorie o původu zlata ve vesmíru
Vědci poprvé doložili, že těžké prvky jako zlato a uran mohly vznikat při explozích extrémně vzácných hvězd zvaných magnetary – a ne jen při srážkách neutronových hvězd, jak se dosud myslelo.
Vědci udělali zásadní krok k objasnění jedné z největších záhad kosmu: kde a jak vznikají těžké prvky jako zlato, platina nebo uran. Nová studie publikovaná v časopise The Astrophysical Journal Letters přichází s překvapivým zjištěním – zdrojem těžkých prvků je extrémně vzácný a nebezpečný typ hvězdy – magnetar.
Život ze supernov
Bez těžkých prvků by na Zemi nebyl život, jak ho známe. Nejenže tvoří jádro planety a naše technologie (např. mobilní telefony), ale hrají také klíčovou roli v lidském metabolismu (podílejí na přenosu kyslíku, tvorbě enzymů a správné funkci buněk). Přesto vědci dlouho tápali v tom, jak tyto prvky vznikly a jak se dostaly do okolí mladé Země.
Magnetary jsou neutronové hvězdy – objekty vznikající po kolapsu masivních hvězd – s extrémně silným magnetickým polem. Jsou to jedny z nejhustších a energeticky nejaktivnějších objektů ve vesmíru. Jsou poměrně vzácné, v časech raného vesmíru ale mohly být běžnější a mohly tak sehrát klíčovou roli při formování těžkých kovů.
Když magnetar exploduje v takzvaném „obřím výtrysku“, uvolní se obrovské množství energie. A právě tento výbuch může „vysypat“ do vesmíru základní suroviny pro výrobu zlata – neutrony a protony – které při ochlazení reagují a tvoří těžší prvky skrze tzv. rychlý záchyt neutronů.
Když se hroutí hvězda
Tým vedený doktorandem Anirudhem Patelem z Kolumbijské univerzity analyzoval data z nejsilnějšího známého magnetarového výtrysku z roku 2004. Tento výbuch, vzdálený 30 000 světelných let, ovlivnil dokonce zemskou ionosféru. Zároveň se při něm do vesmíru vychrlilo velké množství těžkých prvků, jejichž rozpad produkoval gama záření.
Pozorované gama záření přesně odpovídalo teoretickým modelům, včetně množství vzniklého zlata a dalších kovů. Podle vědců mohl tento jediný výtrysk vyprodukovat materiál o hmotnosti přesahující Mars.
Až doposud měli vědci za to, že těžké prvky vznikají hlavně při slučování dvou neutronových hvězd – událost, kterou se poprvé podařilo pozorovat v roce 2017. Tyto srážky sice produkují značné množství kovů (např. několikanásobek hmotnosti Země ve zlatě), jsou ale extrémně vzácné a příliš pozdní, aby vysvětlily existenci kovů ve velmi starých hvězdách.
Magnetarové výtrysky se naopak podle vědců vyskytovaly častěji a dříve v historii vesmíru, což z nich dělá silného kandidáta na hlavní „zlatotvorný“ proces v raném kosmu. Podle odhadů by mohly být zodpovědné za 1–10 % všech prvků těžších než železo v naší galaxii.
Pro definitivní potvrzení této teorie bude potřeba více dat. V roce 2027 by měl NASA vypustit nový gama teleskop COSI (Compton Spectrometer and Imager), který bude schopen přímo identifikovat jednotlivé prvky vzniklé při těchto explozích.
Magnetary vs. neutronové hvězdy
Magnetar je ve své podstatě extrémní verzí neutronové hvězdy – s magnetickým polem tak silným, že dokáže roztrhat atomy. Oba tyto objekty vznikají stejným způsobem – kolapsem velmi hmotných hvězd. Zatímco magnetické pole neutronových hvězd se pohybuje mezi 10⁸ až 10¹² gaussů, magnetické pole magnetaru může být až tisíckrát silnější (10¹⁵ gaussů). Pro srovnání – magnetické pole na povrchu Slunce se pohybuje mezi 1 až 10 gaussy, v aktivních oblastech (například ve slunečních skvrnách) může dosáhnout až tisíců gaussů (10³). Magnetary jsou také na rozdíl od neutronových hvězd relativně vzácné – tvoří jen zhruba 10 % pozůstatků kolabovaných hvězd.
