Astronomi često dijele zvijezde, bilo obične zvijezde, neutronske zvijezde ili čak crne rupe, u klasifikacije. To je zbog različitih čimbenika njihove strukture ili načina na koji ih vidimo. To može biti njegova masa, njegov sjaj, njegova boja ili temperatura, na primjer. Inače, sva ova pitanja su međusobno povezana. Na primjer, veći dio životnog vijeka zvijezde, njezin sjaj ovisi o potenciji njezine mase. Ipak, što se tiče boje, to je također usko povezano s temperaturom.

Međutim, drugo vrlo važno pitanje za proučavanje zvijezda je njihov kemijski sastav. To nije samo zato što su zvijezde poput velikih kugli plina (ili plazme), formiranih od kozmičkih oblaka. To jest, oni se već formiraju s određenim kemijskim nasljeđem iz ovih oblaka. Ali oni su također, i to je glavna stvar, veliki motori za formiranje kemijskih elemenata u svemiru. Također uključuje različite faze života zvijezda, kao što su supernove. Ili čak fenomeni u ekstremnim fazama zvjezdane evolucije. Na primjer, poput neutronskih zvijezda. Sve se to događa procesima stvaranja atoma kroz atome drugih kemijskih elemenata. Taj proces nazivamo nukleosinteza.

Nebeski kotlovi

Povijest nukleosinteze povezana je s poviješću moderne fizike. A opet, da budem konkretniji, iz fizikenuklearni. Becquerel, Marie Curie i njezin suputnik Pierre, još u prvom desetljeću 20. stoljeća, otkrili su fenomen radioaktivnosti. Ubrzo nakon toga, Rutherford, Geiger i Marsden objavili su rezultate koji pokazuju postojanje atomske jezgre. U isto vrijeme, Albert Einstein formulirao je ideju ekvivalencije između mase i energije. Koncept, osim što je ključan za nuklearnu fiziku, postao je jedan od najpopularnijih u znanosti. Njegov najveći simbol je, možda, najpoznatija od jednadžbi, E=mc2.

U desetljećima nakon temeljnih radova nuklearne fizike, imena poput Eddingtona, Bethea i Freda Hoylea razmišljala su o tome kako će elementi formirati kemikalije u svemiru. Točnije, o procesima nuklearne fuzije koji bi bili ključ za razumijevanje tih procesa. Hoyle je čak bio prisutan kod autorstva slavnog članka poznatog kao B2FH, bračnog para astrofizičara Burbidge, Fowlera i Hoylea. Rad je sažeo napore u to vrijeme u onome što je postalo nuklearna astrofizika. Odnosno, proučavanje procesa nastanka kemijskih elemenata u svemiru kroz nuklearnu fiziku.

Slika: Brasil Escola

Dakle, danas znamo da se sjaj zvijezda objašnjava izgaranjem pretvaranja jezgri vodika u helij. I tako se nastavlja s izgaranjem lakših elemenata u sukcesivno teže elemente. Za jezgre teže od željeza, međutim,fuzija više nije energetska prednost. Tu se pojavljuje jedno još neriješeno pitanje nuklearne astrofizike. Odakle dolaze teški elementi? Odgovor leži u događajima o kojima se često raspravlja kao što su supernove. Također je, međutim, u iznenađujućim sudarima neutronskih zvijezda.

Neutronske zvijezde u sudaru

Neutronske zvijezde rezultat su kolapsa vrlo masivne zvijezde na kraju svoje evolucije. Ovi čudni objekti prilično su mali u usporedbi s drugim zvjezdanim tijelima. Veličina mu je bliža gradu nego običnoj zvijezdi. Međutim, ako je njegova veličina na Zemljinoj skali, njegova masa je još uvijek na zvjezdanoj skali. Drugim riječima, vrlo su gusti. I, kao što naziv implicira, vrlo bogat neutronima.

Ova karakteristika, tj. bogatstvo neutronima, temeljna je za takozvani r-proces. Polovica teških elemenata nastaje ovim procesom, što ukazuje na brzo hvatanje neutrona od strane jezgre. A poznato je da se događa u eksplozijama supernova i u sudarima između urušenih objekata poput neutronskih zvijezda. Usput, prema nedavnoj studiji objavljenoj u časopisu Astrophysical Journal Letters, potonji igraju temeljniju ulogu nego što se prije mislilo. To je zato što je, budući da je zabilježen i sudar neutronske zvijezde i crne rupe, ta sumnja lebdjela među znanstvenicima. Odnosno na kojem sudarubilo bi važnije za formiranje elemenata.

Astrofizičari su zatim pokrenuli simulacije različitih scenarija. Promijenjeni su parametri poput mase i brzine rotacije objekata. S rezultatima su zatim izračunali masu izbačenu u svim tim sudarima. U većini slučajeva, sudari između crnih rupa i neutronskih zvijezda proizveli su manje teških elemenata nego između samih neutronskih zvijezda. Unatoč zanimljivim zaključcima, ipak ima još posla. Uostalom, zaključke također treba usporediti s proizvodnjom supernova. Međutim, fascinantno je vidjeti kako bi sraz između takvih ekscentričnih objekata mogao biti toliko temeljan za postojanje svemira kakvog poznajemo.