Naukowcy od dawna polegają na obecności długożyciowych izotopów promieniotwórczych w osadach oceanicznych jako wskaźnikach aktywności pobliskiej supernowej. Jednak ostatnie badanie opublikowane w The Astrophysical Journal Letters sugeruje, że w niektórych przypadkach w grę wchodzi coś bardziej egzotycznego. To przełomowe badanie rzuca światło na pochodzenie ciężkich pierwiastków, takich jak żelazo i pluton, i wskazuje na możliwość łączenia się gwiazd neutronowych jako znaczącego źródła.

W ciągu swojego życia gwiazdy przekształcają wodór w hel, co ostatecznie prowadzi do powstania innych lekkich pierwiastków, takich jak tlen i węgiel. Jednak produkcja cięższych pierwiastków wymaga śmierci gwiazdy. Tradycyjnie uważa się, że supernowe są głównym źródłem ciężkich pierwiastków, rozpraszając je na rozległych obszarach przestrzeni i włączając je do formujących się planet. Jednak naukowcy obecnie rozumieją, że niektóre ciężkie pierwiastki powstają w dużych ilościach podczas jeszcze rzadszych zdarzeń, zwłaszcza łączenia się gwiazd neutronowych, znanych jako kilonowe.

Zwykłe żelazo nie jest radioaktywne, ale niektóre izotopy, takie jak Fe-60, ulegają powolnemu rozpadowi radioaktywnemu z okresem półtrwania wynoszącym 2,6 miliona lat. Ślady Fe-60 znalezione w skałach osadowych często przypisuje się pobliskim supernowym, które miały miejsce miliardy lat temu. Jednak wykrycie plutonu-244 stanowi większe wyzwanie. Uważa się, że pluton to aktynowiec syntetyzowany w rzadkich przypadkach, takich jak specjalne klasy supernowych lub łączenie się podwójnych gwiazd neutronowych.

Naukowcy z Uniwersytetu w Trydencie, kierowani przez studenta Leonardo Chiesę, badają obecność plutonu-244 i Fe-60 w osadach powstałych 3-4 miliony lat temu. Niektórzy naukowcy spekulują, że kilka zdarzeń miało miejsce jednocześnie, co doprowadziło do powstania mieszaniny ich produktów, ale zespół Chiesy proponuje inne wyjaśnienie. Twierdzą, że poprzednie analizy nie uwzględniły w wystarczającym stopniu możliwości zderzenia dwóch gwiazd neutronowych, w wyniku czego powstała jedna masywna gwiazda neutronowa, która o włos uniknęła zapadnięcia się w czarną dziurę.

Według ich modelu metale powstałe w wyniku tego zderzenia zostaną rozłożone w dwóch procesach: dynamicznym i uwolnieniu wiatru spiralnego. Procesy te w różny sposób rozproszyłyby pierwiastki radioaktywne, tworząc wrażenie dwóch odrębnych zdarzeń. Zespół doszedł do wniosku, że dwie gwiazdy neutronowe połączyły się w odległości około 350–660 lat świetlnych od Ziemi, między 3,5 a 4,5 miliona lat temu. Pluton-244 powstał głównie w wyniku dynamicznego bombardowania wyrzutami neutronów, podczas gdy żelazo jest produktem wiatru o fali spiralnej.

Aby udoskonalić swój model, naukowcy zbadali liczebność izotopów ośmiu innych ciężkich pierwiastków o okresach półtrwania w zakresie od 1,9 do 33,8 miliona lat. Co zaskakujące, odkryli, że wiele połączeń gwiazd neutronowych prawdopodobnie wynika z połączenia tych procesów i być może odpowiada za ponad połowę wszystkich połączeń. Chociaż próbka gwiazd kilonowych jest ograniczona, badanie to sugeruje, że możliwość powstania gwiazdy kilonowej o tak specyficznych cechach w bliskiej odległości od Ziemi nie jest tak nieprawdopodobna, jak wcześniej sądzono.

Wyniki tego badania otwierają nowe możliwości zrozumienia pochodzenia ciężkich pierwiastków i rzucają światło na złożone procesy zachodzące podczas łączenia się gwiazd neutronowych. W miarę kontynuacji badań Chiesa i jego zespół mają nadzieję znaleźć więcej dowodów na poparcie swojego modelu i przyczynić się do zrozumienia kosmicznych wydarzeń, które kształtują nasz wszechświat.