Das Gold, aus dem Ihr wertvollster Schmuck besteht, wurde möglicherweise bei einer heftigen kosmischen Kollision zwischen zwei Neutronensternen in Millionen oder Milliarden Lichtjahren Entfernung geschmiedet. Neue Forschungen zielen darauf ab, diesen Prozess besser zu verstehen.
Es gibt nur einen einzigen bestätigten Ort im Universum, der Bedingungen erzeugen kann, die extrem genug sind, um den Produktionsprozess für viele der schwersten Elemente im Universum einzuleiten, darunter Gold, Platin, Uran und Neutronensternverschmelzungen. Diese Verschmelzungen sind das einzige bisher beobachtete Ereignis, das die unglaublichen Dichten und Temperaturen erzeugen kann, die für den schnellen Neutroneneinfangprozess erforderlich sind.
In einem neuen Artikel in Das European Physical Journal DAndrey Bondarev, Postdoktorand am Helmholtz-Institut Jena, James Gillanders, Postdoktorand in Rom, und ihre Kollegen untersuchen die Spektren der Kilonova AT2017gfo, um das Vorhandensein von gefälschtem Zinn zu untersuchen, indem sie nach spektralen Merkmalen suchen, die durch ihre verbotenen Übergänge verursacht werden.
„Wir haben gezeigt, dass genaue Atomdaten, insbesondere für verbotene magnetische Dipol- und elektrische Quadrupolübergänge, die für viele Elemente unbekannt sind, für die Kilonova-Analyse wichtig sind“, sagt Bondarev. „Durch die Berechnung einer großen Anzahl von Energieniveaus und Raten von Multipolübergängen zwischen ihnen in einfach ionisiertem Zinn mithilfe der Methode, die linearisierte gekoppelte Cluster- und Konfigurationsinteraktionsansätze kombiniert, haben wir einen atomaren Datensatz generiert, der für zukünftige astrophysikalische Analysen verwendet werden kann.“
Die Forschung des Teams zeigt, dass ein magnetischer Dipolübergang zwischen den Ebenen des Grundzustandsdubletts von einfach ionisiertem Zinn zu einem markanten und beobachtbaren Merkmal in Kilonova-Emissionsspektren führt.
„Obwohl dies nicht mit irgendwelchen herausragenden Merkmalen in den AT2017gfo-Spektren übereinstimmt, kann es dennoch als Sonde für zukünftige Kilonova-Ereignisse verwendet werden“, erklärt Gillanders. „Je mehr Elemente eindeutig identifiziert werden können, desto näher kommen wir dem Verständnis dieser unglaublichen kosmischen Explosionen.“
Das Team weist darauf hin, dass Kilonova-Ereignisse erst ein kürzlich beobachtetes Phänomen sind und die ersten spektroskopischen Beobachtungen erst im Jahr 2017 gemacht wurden. Bessere Atomdaten wie die in dieser Studie bereitgestellten werden für ein besseres Verständnis der explosiven Kollisionen im Zusammenhang mit Neutronensternverschmelzungen von entscheidender Bedeutung sein.
„Wir hoffen, dass unsere Arbeit in irgendeiner Weise dazu beitragen kann, unser Verständnis des Prozesses zu verbessern, der die schwersten Elemente im Universum erzeugt“, schließt Gillanders. „Wir sind gespannt auf die Entdeckung neuer Kilonovae und damit verbundener neuer Beobachtungsreihen, die es uns ermöglichen werden, unser Verständnis dieser Ereignisse zu entwickeln.“
Mehr Informationen:
AI Bondarev et al, Berechnungen von Multipolübergängen in Sn II für die Kilonova-Analyse, Das European Physical Journal D (2023). DOI: 10.1140/epjd/s10053-023-00695-5