กำเนิดธาตุกลุ่มแรร์เอิร์ธ จากดาวนิวตรอนควบรวม
ภาพจากศิลปินแสดงดาวนิวตรอนสองดวงชนและควบรวมกัน ในเหตุการณ์คลื่นความโน้มถ่วง GW 170817
เป็นครั้งแรกที่ทีมนักวิจัยได้แยกแยะธาตุแรร์เอิร์ธที่ถูกสร้างจากการควบรวมของดาวนิวตรอน เมื่อดาวนิวตรอนสองดวงหมุนวนเข้าหากันและควบรวมกัน การระเบิดที่เกิดขึ้นจะสร้างธาตุหนักจำนวนมากเป็นองค์ประกอบให้กับเอกภพ
การยืนยันกระบวนการนี้ครั้งแรกมาจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในปี 2017 ซึ่งเรียกว่า GW 170817 แต่แม้จะผ่านไปห้าปีแล้ว นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่สามารถจำแนกธาตุที่จำเพาะที่ถูกสร้างในการควบรวมครั้งนั้นได้หมด ยกเว้นแต่ สตรอนเทียม(strontium) ที่พบในสเปคตรัมช่วงตาเห็น
ทีมวิจัยที่นำโดย Nanae Domoto นักศึกษาจากสำนักบัณฑิตวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยโทโฮคุ และสมาขิกทีมจาก JSPS(Japan Society for the Promotion of Science) ได้ศึกษาสเปคตรัมจากกิโลโนวา(kilonova) ซึ่งเป็นการเปล่งคลื่นสว่างที่เกิดจากการสลายตัวกัมมันตภาพรังสีของนิวเคลียสที่เพิ่งถูกสังเคราะห์ขึ้นใหม่ใน GW 170817
ธาตุกลุ่มแรร์เอิร์ธ(rare earth elements) credit: sciencenotes.org
จากการเปรียบเทียบแบบจำลองสเปคตรัมกิโลโนวาในรายละเอียดที่สร้างโดยซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ ATERUI II ที่หอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์แห่งชาติญี่ปุ่น ทีมก็พบว่ามีธาตุแรร์เอิร์ธ(rare earth elements) แลนธานัม(Lanthanum) และ ซีเรียม(cerium) ที่สร้างสเปคตรัมในช่วงอินฟราเรดใกล้ที่พบเห็นในปี 2017 จนกระทั่งบัดนี้ การมีอยู่ของธาตุแรร์เอิร์ธ ก็ยังเป็นเพียงทฤษฎีจากวิวัฒนาการความสว่างโดยรวมของกิโลโนวา และไม่เคยได้รับการยืนยันจากรายละเอียดสเปคตรัมมาก่อน
นี่เป็นการจำแนกธาตุแรร์เอิร์ธได้โดยตรงเป็นครั้งแรกจากสเปคตรัมจากการควบรวมของดาวนิวตรอน และมันก็พัฒนาความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกำเนิดของธาตุในเอกภพให้ก้าวหน้าขึ้น Dotomo กล่าว การศึกษานี้ใช้แบบจำลองวัสดุสารที่ผลักออกมา(ejected material) ง่ายๆ ในภายหน้า เราอยากจะทำโครงสร้างหลายมิติเพื่อให้ได้ภาพสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อดาวชนกันให้ได้ใหญ่ขึ้น Dotomo กล่าวเสริม
สเปคตรัมกิโลโนวาที่พบ(สีเทา) และสเปคตรัมจำลองที่ได้ในการศึกษานี้(สีฟ้า) จำนวนทางซ้ายแสดงวันหลังจากการควบรวมดาวนิวตรอนเกิดขึ้น เส้นประแสดงรายละเอียดเส้นดูดกลืนคลื่น(absorption lines) ชื่อธาตุที่สร้างรายละเอียดเหล่านี้แสดงเป็นสีเดียวกันกับเส้นประ
ผลสรุปเผยแพร่เป็น Domoto et al. “Lanthanide Features in Near-infrared Spectra of Kilonovae” ใน Astrophysical Journal วันที่ 26 ตุลาคม 2022
แหล่งข่าว phys.org : rare earth elements synthesis confirmed in neutron star mergers
universetoday.com : not just gold. Colliding neutron stars forge strontium, lanthanum and cerium
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
