Egy nemzetközi tudósokból álló kutatócsoport az ELKH CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézete egyik sikeres munkatársának vezetésével azt vizsgálja, hogy 4,6 milliárd évvel ezelőtt milyen körülmények között keletkezett a Naprendszer. Legújabb felfedezésükről, hogy miként képződnek a periódusos rendszer legnehezebb elemei, az egyik legrangosabb nemzetközi tudományos folyóiratban, a Science-ben olvashatunk.

Az elmúlt évtizedek fontos megoldatlan kérdése, hogy milyen esemény hozza létre az univerzum legnehezebb elemeit, például a jódot, a platinát, az uránt és az aranyat. Azt már tudjuk, hogy ez egy gyors neutronbefogódással járó folyamat – röviden r-folyamat. Idáig úgy vélte a tudomány, hogy az r-folyamat vagy két neutroncsillag, vagy egy neutroncsillag és egy fekete lyuk ütközéséhez, vagy pedig egy ritka szupernóva-robbanáshoz köthető, amely különleges típusú, nagy tömegű csillagok fejlődésének a végén következik be.

Az r-folyamat során képződő atommagok közül néhány radioaktív, és évmillióknak kell eltelnie ahhoz, hogy stabil atommagokká alakuljanak át. A jód-129 és a kűrium-247 pont ilyen izotóp, mely Naprendszerünk kialakulásakor került a meteoritok anyagába. E két atommagnak van egy közös és igen jelentős tulajdonsága: majdnem ugyanakkora a felezési idejük.

Ennek eredményeként a jód-129 és a kűrium-247 aránya nem változott a több milliárd évvel ezelőtti keletkezésük óta.

– „Tulajdonképpen a kezdeti jód-129 és kűrium-247 arány »befagyott« az idő során, megőrződött, akár egy fosszília, ezért ennek segítségével közvetlenül vizsgálhatjuk azt a legutolsó csillagászati eseményt, amely nehéz elemeket szállított a Naprendszerünket kialakító anyaghoz" – mondja Benoit Côté, a kutatás vezetője, a Csillagászati Intézet munkatársa.

Formálódó fiatal kettőscsillagrendszer BHB2007Forrás: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), F. O. Alves et al.

A kutatók megvizsgálták, hogy a neutroncsillagok, illetve neutroncsillagok és fekete lyukak ütközése során milyen arányban képződik jód-129 és kűrium-247 izotóp, majd a számításokból kapott eredményeket összehasonlították a meteoritokban mérhető értékekkel.

Arra a következtetésre jutottak, hogy a Naprendszer születése előtti utolsó r-folyamat nem játszódhatott le túlságosan nagy neutronsűrűségű közegben, mert akkor jóval több kűrium képződött volna a jódhoz képest.

Ez azt is jelenti, hogy a nagyon nagy neutronsűrűséggel járó folyamatok – mint például amikor két neutroncsillag nagy energiájú ütközésekor az anyag kiszakad a neutroncsillag felszínéről – nem játszhattak fontos szerepet. Ellenben egy közepesen neutron-sűrű környezet – például a két összeolvadó csillag körül formálódó diszkből kilökődő anyag – már jó egyezést mutat a meteoritokban mért adatokkal.

Mivel az anyagképződés, vagyis a nukleoszintézis jóslata sok bizonytalan nukleáris tulajdonságon és csillagfolyamaton alapszik, még mindig bizonytalan a válasz arra, hogy egészen pontosan mi volt az a legutolsó csillagászati objektum, amely nehéz elemeket szállított a Naprendszerünkbe. – „Mindamellett az a felismerés, hogy az a jód-129 és a kűrium-247 arányával közvetlenül vizsgálhatjuk a nehéz elemek képződésének körülményeit, önmagában egy nagyszerű eredmény" – mondja Maria Lugaro, a budapesti kutatócsoport vezetője. Végső soron a neutroncsillag-ütközések és a csillagrobbanások jövőbeli szimulációi, illetve a nukleáris tulajdonságok kísérleti vizsgálatai igazolhatják az eredményeket, és tovább pontosíthatják Naprendszerünk, és ezen belül Földünk nehéz elemeinek eredetét.