Endelig er det bevist: Stjerne-kollision har skabt de tunge grundstoffer

Strontium, som findes i alt fra dit TV til dine knogler, opstår i en såkaldt kilonova.

Illustrationen er fra 2017, hvor forskere for første gang observerede en kollision mellem to neutronstjerner. Den forestiller, hvordan stjernerne lige inden deres sammenstød, kaster en sky af materiale omkring sig. (Foto: NASA NASA © Scanpix)

Der var engang for længe, længe siden to stjerner i en anden galakse, der stødte sammen i så voldsom en eksplosion, at tyngdebølgen derfra kunne måles her på Jorden.

Nu har forskere fundet ud af, at den samme stjerneeksplosion efter al sandsynlighed også rummer svaret på et grundlæggende spørgsmål: Hvor kommer en god del af de grundstoffer, som alt her på Jorden er bygget af, egentlig fra?

- Det er første gang, vi har et bevis for, at et af de tungere grundstoffer er skabt i et sammenstød mellem to neutronstjerner - også kaldet en kilonova, fortæller Darach Watson.

Han er astrofysiker ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet og førsteforfatter på den artikel om opdagelsen, som netop er udkommet i tidsskriftet Nature.

Grundstoffer afgiver fingeraftryk

Siden 1950’erne har forskere vidst, at universets første grundstoffer - helium og hydrogen - blev dannet under Big Bang. De har også vidst, at alle grundstoffer til og med jern (som har nummer 26 ud af 118 grundstoffer i det periodiske system) bliver dannet i stjerners indre.

Men hvordan de tungere grundstoffer, som udgør omkring halvdelen af stofferne i det periodiske system, er blevet skabt, har forskere ikke kunnet bevise.

Indtil nu, hvor Darach Watson og en lang række og kolleger fra ind- og udland har påvist, at metallet strontium bliver dannet under sammenstødet mellem neutronstjerner.

Da en tyngdebølge fra to kolliderende neutronstjerner i 2017 nåede Jorden, var astronomer nemlig hurtige til at rette kikkerten i den retning og fange lysglimtet fra eksplosionen.

Siden har Darach Watson og hans kolleger analyseret på lysglimtets spektrum, som er dets lysstyrke ved forskellige bølgelængder.

- Et spektrum kan sammenlignes med et fingeraftryk, og det spektrum, vi har identificeret fra sammenstødet i 2017, kan kun stamme fra strontium, fortæller Anja C. Andersen, der er professor ved Niels Bohr Institutet og ligeledes én af forskerne bag opdagelsen.

Gammel teori holdt ikke

I mange år var forskernes teori, at tungere grundstoffer bliver dannet i supernovaer - altså kæmpestjerner, der eksploderer.

Men når forskerne har observeret supernovaer, har de ikke set tegn på, at spektrene fra deres lys indeholder fingeraftryk fra de tungere grundstoffer.

- Derfor har vi de sidste ti år snakket om, at de måske opstår i neutronstjerne-sammenstød. Men først nu kan vi altså påvise det, siger Anja C. Andersen.

Indtil videre er det dog kun fingeraftrykket fra strontium, forskerne har kunnet identificere.

Derfor kan de ikke med sikkerhed sige, om de øvrige tungere grundstoffer - som for eksempel guld og platin - også skabes under kollision mellem neutronstjerner.

- Men hvis du ser på de andre grundstoffer omkring strontium i det periodiske system. kræver de samme energi og samme forhold for at blive til. Derfor har vi en forventning om, at de bliver skabt på samme måde, fortæller Anja C. Andersen.

Alt på Jorden kommer fra stjernestøv

Darach Watson og andre forskere arbejder nu videre på at analysere spektret fra det lysglimt, som det voldsomme neutronstjerne-sammenstød skabte.

Samtidig håber forskere, at de snart observerer det næste sammenstød.

- Vi kan jo håbe, at det næste sker i Mælkevejen. Jo tættere på, desto mere detaljeret bliver vores observation, siger Anja C. Andersen.

Hvis forskerne finder bevis for, at andre tungere grundstoffer også opstår i sammenstødet mellem neutronstjerner, kan det være med til at løse den sidste del af grundstof-puslespillet.

- Som astronomer vil vi jo gerne kunne skrive Mælkevejens historie, og hvordan den siden Big Bang er gået fra kun at bestå af hydrogen og helium til at bestå af alle de stoffer, som du og jeg er lavet af, siger Anja C. Andersen.

Når hun holder foredrag, plejer hun at sige til tilhørerne, at enhver slægtsforskning starter med stjernerne. For alle vores grundstoffer og hvert eneste atom på Jorden er skabt af stjernestøv.