Schließlich wissen Wissenschaftler, wie das Universum Gold macht. Sie haben gesehen, wie es im kosmischen Feuer von 2 kollidierenden Sternen durch die von ihnen ausgesendete Gravitationswelle erzeugt wurde.
Abbildung einer heißen, dichten, sich ausdehnenden Trümmerwolke, die von den Neutronensternen abgestreift wurde, kurz bevor sie kollidierten. Bild über das Goddard Space Flight Center / CI Lab der NASA.
Duncan Brown, Syracuse Universität und Edo Berger, Harvard Universität
Seit Tausenden von Jahren suchen Menschen nach einem Weg, um Materie in Gold zu verwandeln. Alte Alchemisten betrachteten dieses Edelmetall als die höchste Form von Materie. Mit dem Fortschritt des menschlichen Wissens wichen die mystischen Aspekte der Alchemie den Wissenschaften, die wir heute kennen. Trotz aller Fortschritte in Wissenschaft und Technologie blieb die Entstehungsgeschichte von Gold unbekannt. Bis jetzt.
Schließlich wissen Wissenschaftler, wie das Universum Gold macht. Mit unseren fortschrittlichsten Teleskopen und Detektoren haben wir gesehen, wie sie im kosmischen Feuer der beiden kollidierenden Sterne erzeugt wurden, die LIGO zuerst über die von ihnen ausgesandte Gravitationswelle detektierte.
Die elektromagnetische Strahlung von GW170817 bestätigt nun, dass Elemente, die schwerer als Eisen sind, nach Neutronensternkollisionen synthetisiert werden. Bild über Jennifer Johnson / SDSS.
Ursprünge unserer Elemente
Wissenschaftler konnten zusammenfügen, woher viele Elemente des Periodensystems stammen. Der Urknall schuf Wasserstoff, das leichteste und am häufigsten vorkommende Element. Wenn Sterne leuchten, verschmelzen sie Wasserstoff zu schwereren Elementen wie Kohlenstoff und Sauerstoff, den Elementen des Lebens. In ihren letzten Jahren erzeugen Sterne die unedlen Metalle Aluminium und Eisen und sprengen sie in verschiedenen Arten von Supernova-Explosionen in den Weltraum.
Seit Jahrzehnten vertreten Wissenschaftler die Theorie, dass diese Sternexplosionen auch die Herkunft der schwersten und seltensten Elemente wie Gold erklären. Aber ihnen fehlte ein Teil der Geschichte. Es hängt von dem Objekt ab, das der Tod eines massereichen Sterns hinterlassen hat: eines Neutronensterns. Neutronensterne packen das Eineinhalbfache der Sonnenmasse zu einer Kugel mit einem Durchmesser von nur 16 Kilometern. Ein Teelöffel Material von ihrer Oberfläche würde 10 Millionen Tonnen wiegen.
Viele Sterne im Universum befinden sich in binären Systemen - zwei Sterne, die durch die Schwerkraft gebunden sind und umeinander kreisen (denken Sie an die Sonnen von Lukes Heimatplaneten in „Star Wars“). Ein Paar massereicher Sterne könnte schließlich als Paar Neutronensterne ihr Leben beenden. Die Neutronensterne kreisen seit Hunderten von Millionen von Jahren umeinander. Aber Einstein sagt, dass ihr Tanz nicht ewig dauern kann. Schließlich müssen sie kollidieren.
Massive Kollision, mehrfach erkannt
Am Morgen des 17. August 2017 bewegte sich eine Welle im Weltraum durch unseren Planeten. Es wurde von den Gravitationswellendetektoren LIGO und Virgo detektiert. Diese kosmische Störung kam von einem Paar Neutronensternen in Stadtgröße, die mit einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit kollidierten. Die Energie dieser Kollision übertraf jedes atomzerstörende Labor auf der Erde.
Als Astronomen auf der ganzen Welt von der Kollision hörten, sprangen sie in Aktion. Große und kleine Teleskope suchten den Himmel ab, von dem die Gravitationswellen kamen. Zwölf Stunden später erblickten drei Teleskope einen brandneuen Stern - eine Kilonova - in einer Galaxie namens NGC 4993, etwa 130 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.
Astronomen hatten das Licht des kosmischen Feuers der kollidierenden Neutronensterne eingefangen. Es war an der Zeit, die größten und besten Teleskope der Welt auf den neuen Stern zu richten, um das sichtbare und infrarote Licht nach der Kollision zu sehen. In Chile drehte das Gemini-Teleskop seinen großen 25-Meter-Spiegel zur Kilonova. Die NASA steuerte den Hubble zum selben Ort.
Film über das sichtbare Licht der Kilonova, die in der Galaxie NGC 4993, 130 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, verblasst.
So wie die Glut eines intensiven Lagerfeuers kalt und trüb wird, verschwindet das Nachglühen dieses kosmischen Feuers schnell. Innerhalb weniger Tage verschwand das sichtbare Licht und hinterließ ein warmes Infrarotlicht, das schließlich auch verschwand.
Beobachtung des Universums, das Gold schmiedet
Aber in diesem schwindenden Licht war die Antwort auf die uralte Frage, wie Gold hergestellt wird, verschlüsselt.
Scheinen Sie Sonnenlicht durch ein Prisma und Sie werden das Spektrum unserer Sonne sehen - die Farben des Regenbogens breiten sich von kurzwelligem blauem Licht zu langwelligem rotem Licht aus. Dieses Spektrum enthält die Finger der in der Sonne gebundenen und geschmiedeten Elemente. Jedes Element ist durch einen eindeutigen Linienfinger im Spektrum gekennzeichnet, der die unterschiedliche Atomstruktur widerspiegelt.
Das Spektrum der Kilonova enthielt die Finger der schwersten Elemente des Universums. Sein Licht trug die verräterische Signatur des Neutronensternmaterials, das in Platin, Gold und andere sogenannte „R-Prozess“ -Elemente zerfiel.
Sicht- und Infrarotspektrum der Kilonova. Die breiten Gipfel und Täler im Spektrum sind die Finger der Erzeugung schwerer Elemente. Bild über Matt Nicholl.
Zum ersten Mal hatten die Menschen Alchemie in Aktion gesehen, das Universum verwandelte Materie in Gold. Und nicht nur eine kleine Menge: Diese eine Kollision erzeugte mindestens 10 Goldpunkte auf der Erde. Vielleicht tragen Sie gerade Gold- oder Platinschmuck. Schau es dir an. Dieses Metall entstand im atomaren Feuer einer Neutronensternkollision in unserer eigenen Galaxie vor Milliarden von Jahren - eine Kollision wie am 17. August.
Duncan Brown, Professor für Physik, Syracuse Universität und Edo Berger, Professor für Astronomie, Harvard Universität
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.