Bilim insanları, ortak zarf süpernovalarındaki (CEJSNe) hızlı nötron yakalama süreci (r-süreci) için, özellikle lantanitlerin ötesindeki elementlerin kökenlerine yeni bir ışık tutan yeni bir nükleosentez senaryosu önerdiler.
Lantanitler, atom numaraları 57’den (lantan) 71’e (lutesyum) kadar olan ve aynı zamanda “nadir toprak elementleri” olarak da bilinen bir grup kimyasal elementtir. Yoğunluğu, erime ve kaynama noktalarının yanı sıra yüksek kimyasal aktiviteye sahiptirler. Lantanitler elektronik, metalurji, kimya ve tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır ve süpernovalarda nükleosentezin r-süreciyle oluşan elementlerdir.
The Astrophysical Journal’da yayınlanan çalışma, CEJSNe’nin mevcut r-süreci senaryoları arasında lantanitlerden daha ağır olan en bol elementleri üretebileceğini gösteriyor. Bilim adamları CEJSNe ile diğer r-süreci modelleri arasında bir anti-korelasyon buldular; bu da aynı olayda bol miktarda lantanit ve daha ağır elementlerin üretilemeyeceği anlamına geliyor.
Demirden daha ağır elementlerin kökeni fizik camiasındaki en önemli sorulardan biridir. Yıldızlardaki füzyon demire kadar elementler üretirken, Coulomb itmesi nedeniyle daha ağır elementler üretilemez. Ancak patlayıcı ortam bunların oluşumu için yeterli sıcaklık ve yoğunluğu sağlayabilir. Böyle bir ortamda meydana gelen r-sürecinin, demirden daha ağır elementlerin yaklaşık yarısını ürettiği düşünülmektedir.
2017 yılında, GW081708 nötron yıldızı birleşme olayından kaynaklanan bir kütleçekim dalgasının ve onun ardından gelen parlamanın keşfi, r-sürecinin varlığını doğruladı. Bununla birlikte, sonraki çalışmalar, nötron yıldızı birleşmelerinin r-sürecinin tek bölgesi olup olmadığı konusunda şüphe uyandırdı; çünkü nötron yıldızı birleşmeleri tarafından üretilen lantanitlerin bolluğu, metal açısından fakir yıldızlarda gözlemlenenden önemli ölçüde daha azdır.
Bu nedenle bilim adamları, çöküntüler ve manyetohidrodinamik süpernovalar gibi diğer nesnelerin rollerinin r-sürecinde yeri doldurulamaz olması gerektiğine inanıyor.
Çin Bilimler Akademisi’nin (CAS) İleri Fizik Enstitüsü’nden (IMP) Dr. Jin Shilong ve Technion’dan (İsrail) meslektaşı, ilk kez CEJSNe tesisinde r-sürecinin özelliklerini sundu. CEJSNe, bir nötron yıldızını, bir süpernova kalıntısını ve büyük bir ikili sistemin geç evresindeki kırmızı bir süperdev anlamına gelir. Kırmızı süperdev, önce kırmızı süperdevin kabuğunun, ardından da çekirdeğinin içinde spiraller çizerek genişleyen bir nötron yıldızını yutar. Nötron yıldızı çekirdeğe girdikten sonra birikim diski aracılığıyla çok yüksek oranda kütle biriktirir ve bu işlem sırasında oluşan enerjik ve yoğun jetler, r-nükleosentez işlemi için uygun koşulları sağlayabilir.
“Bu keşif, bol miktarda lantanitlerin ve daha ağır elementlerin tek bir olayda üretilemeyeceği anlamına geliyor; bu, r-sürecine ilişkin daha ileri araştırmalar için kritik bir özellik olacaktır. CEJSNe aynı zamanda r-güçlendirilmiş metal açısından fakir yıldızların özelliklerini açıklamak açısından da çok önemli” dedi Dr. Jin.
Bu çalışma, r-süreçlerinin daha iyi anlaşılmasına yönelik yeni bir yol açıyor ve deneyciler için çeşitli ölçümler yapma konusunda bir rehber görevi görüyor. Yüksek Yoğunluklu Hızlandırıcı (HIAF) tesisinden gelen egzotik izotoplar yakında Çin’de mevcut hale geldikçe, CEJSNe’deki r-süreciyle ilgili temel nükleer özelliklerin ortaya çıkması bekleniyor.
