Nakon svog „rođenja“ u Velikom prasku, univerzum se sastojao uglavnom od vodonika i nekoliko atoma helijuma. Ovo su najlakši elementi u periodnom sistemu. Manje-više svi elementi teži od helijuma proizvedeni su u 13,8 milijardi godina između Velikog praska i današnjeg dana.
Zvezde su proizvele mnoge od ovih težih elemenata kroz proces nuklearne fuzije. Međutim, ovo samo čini elemente teškim kao gvožđe. Stvaranje bilo kakvih težih elemenata bi trošilo energiju umesto da je oslobađa.
Da bi se objasnilo prisustvo ovih težih elemenata danas, neophodno je pronaći fenomene koji ih mogu proizvesti. Jedna vrsta događaja koja odgovara ovome je rafal gama zraka (GRB) — najsnažnija klasa eksplozije u svemiru. One mogu eruptirati sa kvintilionom (10 praćeno 18 nula) puta većim sjajem od našeg Sunca, a smatra se da su uzrokovane nekoliko vrsta događaja.
GRB se mogu podeliti u dve kategorije: duge rafale i kratke rafale. Dugi GRB-ovi su povezani sa smrću masivnih i brzo rotirajućih zvezda. Prema ovoj teoriji, brza rotacija prenosi materijal izbačen tokom kolapsa masivne zvezde u uske mlazove koji se kreću izuzetno velikom brzinom.
Kratki rafali traju samo nekoliko sekundi. Smatra se da su uzrokovane sudarom dve neutronske zvezde — kompaktne i guste „mrtve“ zvezde. U avgustu 2017. važan događaj je pomogao u podršci ovoj teoriji. Ligo i Virgo, dva detektora gravitacionih talasa u SAD, otkrili su signal za koji se činilo da dolazi od dve neutronske zvezde koje se kreću u cilju sudara.
Nekoliko sekundi kasnije, otkriven je kratak rafal gama zraka, poznat kao GRB 100817A, koji dolazi iz istog pravca na nebu. Nekoliko nedelja, praktično svaki teleskop na planeti je bio usmeren na ovaj događaj u neviđenom naporu da prouči njegove posledice.
Posmatranja su otkrila kilonovu na lokaciji GRB 170817A. Kilonova je slabiji rođak eksplozije supernove. Još zanimljivije, postojali su dokazi da je tokom eksplozije nastalo mnogo teških elemenata. Autori studije u časopisu Nature koja je analizirala eksploziju pokazali su da je izgledalo da ova kilonova proizvodi dve različite kategorije krhotina, ili izbačene materije. Jedan se sastojao prvenstveno od lakih elemenata, dok se drugi sastojao od teških elemenata.
Već smo spomenuli da nuklearna fisija može samo izvodljivo da proizvede elemente teške poput gvožđa u periodnom sistemu. Ali postoji još jedan proces koji bi mogao da objasni kako je kilonova mogla da proizvede još teže.
Proces brzog hvatanja neutrona, ili r-proces, je gde jezgra (ili jezgra) težih elemenata kao što je gvožđe hvataju mnoge neutronske čestice za kratko vreme. Zatim brzo rastu u masi, dajući mnogo teže elemente. Međutim, da bi r-proces funkcionisao, potrebni su vam pravi uslovi: visoka gustina, visoka temperatura i veliki broj dostupnih slobodnih neutrona. Rafali gama zraka se dešavaju da obezbede ove neophodne uslove.
Međutim, spajanja dve neutronske zvezde, poput one koja je izazvala kilonovu GRB 170817A, veoma su retki događaji. U stvari, oni mogu biti toliko retki da ih čine malo verovatnim izvorom za obilje teških elemenata koje imamo u univerzumu. Ali šta je sa dugim GRB-ovima?
Nedavna studija je posebno istraživala jedan dugi prasak gama zraka, GRB 221009. Ovo je nazvano ČAMAC — najsjajniji svih vremena. Ovaj GRB je uhvaćen kao puls intenzivnog zračenja koji je prošao kroz Sunčev sistem 9. oktobra 2022.
ČAMAC je pokrenuo sličnu kampanju astronomskih posmatranja kao i kilonova. Ovaj GRB je bio 10 puta energičniji od prethodnog rekordera, i toliko blizu nas da je njegov uticaj na Zemljinu atmosferu bio merljiv na zemlji i uporediv sa velikom solarnom olujom.
Među teleskopima koji proučavaju posledice ČAMCA bio je i svemirski teleskop Džejms Veb (JVST). Posmatrao je GRB oko šest meseci nakon što je eksplodirao, kako ne bi bio zaslepljen naknadnim sjajem prvobitnog rafala. Podaci koje je prikupio JVST pokazali su da je, uprkos izuzetnoj svetlosti događaja, prouzrokovana samo prosečnom eksplozijom supernove.
U stvari, prethodna zapažanja drugih dugih GRB-a pokazala su da ne postoji korelacija između sjaja GRB-a i veličine eksplozije supernove povezane sa njim. ČAMAC izgleda nije izuzetak.
Tim JVST-a je takođe zaključio broj teških elemenata proizvedenih tokom eksplozije ČAMCA. Nisu našli nikakve indikacije elemenata proizvedenih r-procesom. Ovo je iznenađujuće jer se, teoretski, smatra da je osvetljenost dugog GRB-a povezana sa uslovima u njegovom jezgru, najverovatnije crnom rupom. Za veoma svetle događaje – posebno one tako ekstremne kao što je ČAMAC – uslovi bi trebalo da budu ispravni za r-proces.
Ova otkrića sugerišu da rafali gama zraka možda nisu ključni izvor teških elemenata univerzuma za koji se nadamo. Umesto toga, mora postojati izvor ili izvori koji su još uvek tamo.
