Zvezde su u samu zoru vremena morale biti sposobne da stvore elemente daleko teže od bilo čega što je ikada pronađeno u prirodi na Zemlji, ili uopšte u širem Univerzumu.
To je zaključak koji je tim astronoma predvođen Ijanom Rodererom sa Univerziteta u Mičigenu izveo nakon ispitivanja 42 zvezde u Mlečnom putu, čije se hemijsko izobilje može objasniti samo prethodnom proizvodnjom elemenata sa atomskim masama većim od 260.
Većinu elemenata u Univerzumu – zapravo sve što je teže od vodonika – stvorile su zvezde. Prvi način na koji se stvaraju je fuzija. U srži zvezde je u osnovi motor koji meša atome zajedno da bi stvorio teže elemente.
Najteži element koji ovaj proces može proizvesti je gvožđe. Fuzija gvožđa u teže elemente zahteva mnogo više energije nego što generiše, pa se u tom trenutku zvezda samouništava
Drugi način ima veze sa tim samouništenjem. U eksplozijama supernove dok zvezda umire, i eksplozijama kilonove gde se dve neutronske zvezde udaraju jedna u drugu, uslovi postaju tačni za brzi proces hvatanja neutrona, ili r-proces.
To je kada okolo lebdi toliko labavih neutrona da se nabacuju na dostupna jezgra, formirajući teži element. Potrebno je zaista ekstremno, energično okruženje da bi se desilo, kao što je supernova.
I to se takođe dešava veoma brzo – otuda i „brzi“ deo u imenu. Potvrđeno je da je ovo proces koji proizvodi elemente kao što su zlato, platina, torijum i uranijum. Ali još uvek mnogo toga ne znamo o tome kako se elementi kreiraju.
„Imamo opštu ideju o tome kako funkcioniše r-proces, ali uslovi procesa su prilično ekstremni,“ objašnjava Roederer.
„Nemamo dobar osećaj koliko različitih vrsta lokacija u Univerzumu može da generiše r-proces, ne znamo kako se r-proces završava, i ne možemo da odgovorimo na pitanja poput, koliko neutrona možete da dodate?
„Ili, koliko može biti težak element? Zato smo odlučili da pogledamo elemente koji bi mogli da nastanu fisijom u nekim dobro proučenim starim zvezdama da vidimo da li možemo da počnemo da odgovaramo na neka od ovih pitanja.“
Drugi način na koji znamo da se elementi mogu formirati je nuklearna fisija. Ovo je kada, umesto da se spaja zajedno, atom se razdvaja, a rezultat je manje masivni element.
Hemijski sastav 42 zvezde u Mlečnom putu koji su Roederer i njegov tim pogledali dobro su proučeni i utvrđeni.
Prve zvezde u svemiru bile su pretežno sastavljene od vodonika. Oni su stvorili elemente u svojim jezgrima, i umrli, zasejajući okolni prostor elementima koji su preuzeti u narednim generacijama zvezda.
Poznato je da zvezde koje je tim proučavao imaju elemente proizvedene r-procesom tokom eksplozija supernove.
Ali istraživači nisu tražili elemente r-procesa. Tražili su elemente koji bi mogli biti proizvodi fisije, kao što su rutenijum, rodijum, paladijum i srebro. I, umesto da gledaju zvezde pojedinačno, kao što je obično slučaj, istraživači su ih ispitivali kao grupu.
I našli su obrazac. Očekuje se prisustvo određenih drugih elemenata u određenim odnosima obilja ako su metali koje je tim posmatrao proizvedeni r-procesom. Ti odnosi nisu bili prisutni. Ovo sugeriše, zaključio je tim, da su dotični elementi proizvedeni fisijom.
To znači da su rane zvezde odakle su ovi metali dolazili morali da proizvedu elemente daleko teže, veće od atomske mase od 260, koji su se kasnije podelili da bi formirali lakše, stabilnije elemente.
Nikada nigde nismo primetili te elemente koji se pojavljuju u prirodi. Videli smo ih u laboratoriji, ali njihov poluživot je toliko kratak da se skoro odmah raspadaju.
Međutim, istraživanje pokazuje da bi traženje njihovih potencijalnih proizvoda fisije moglo da nam kaže koliko je verovatno ili uobičajeno njihovo formiranje, tamo u širem Univerzumu.
„Taj 260 je zanimljiv jer ranije nismo otkrili ništa tako teško u svemiru ili prirodno na Zemlji, čak ni u testovima nuklearnog oružja“, kaže Roederer.
„Ali njihovo viđenje u svemiru daje nam smernice kako da razmišljamo o modelima i fisiji – i može nam dati uvid u to kako je nastala bogata raznolikost elemenata.“
