천문학자들은 은하수에서 금본위성별을 찾았습니다.

우리 태양의 이웃인 우리 은하에는 비교적 밝은 별이 있으며, 그 안에서 천문학자들은 우리 태양계 너머에 있는 별에서 가장 넓은 범위의 원소를 식별할 수 있었습니다.

 

미시간 대학의 천문학자 Ian Roederer 가 이끄는 연구는 HD 222925라는 별에서 65개의 원소를 확인했습니다. 확인된 원소 중 42개는 원소 주기율표의 맨 아래에 나열된 무거운 원소입니다.

 

단일 별에서 이러한 요소를 식별하면 천문학자들이 "급속 중성자 포획 과정" 또는 우주의 무거운 요소가 생성된 주요 방법 중 하나를 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 그들의 결과는 arXiv에 게시되었으며 The Astrophysical Journal Supplement 시리즈의 출판이 승인되었습니다.

 

"내가 아는 한, 그것은 우리 태양계 너머에 있는 어떤 물체에 대한 기록입니다. 그리고 이 별을 매우 독특하게 만드는 것은 주기율표의 하단 2/3에 나열된 원소의 상대적 비율이 매우 높다는 것입니다. 우리는 심지어 금을 발견했습니다."라고 Roederer가 말했습니다. "이 요소들은 빠른 중성자 포획 과정에 의해 만들어졌습니다. 그것이 우리가 실제로 연구하려고 하는 것입니다. 바로 이러한 요소가 언제, 어디서, 어떻게 만들어졌는지 이해하는 물리학입니다."

 

"r-공정"이라고도 하는 이 공정은 철과 같은 더 가벼운 요소의 존재로 시작됩니다. 그런 다음 순식간에 중성자가 더 가벼운 원소의 핵에 추가됩니다. 이것은 셀레늄, 은, 텔루르, 백금, 금, 토륨과 같은 무거운 원소를 생성하는데, 이는 HD 222925에서 발견되는 종류이며, 천문학자들에 따르면 이들 모두는 별에서 거의 감지되지 않습니다.

Roederer는 "자유로운 중성자와 이들을 해방하고 원자핵에 추가하려면 매우 높은 에너지의 조건 세트가 필요합니다."라고 말했습니다. "그런 일이 일어날 수 있는 환경은 많지 않습니다. 아마도 두 가지일 것입니다."

 

이러한 환경 중 하나가 확인되었습니다: 중성자별 병합 . 중성자별은 초거성의 붕괴된 핵이며 알려진 천체 중 가장 작고 밀도가 높습니다. 중성자별 쌍의 충돌은 중력파를 일으키고 2017년 천문학자 들은 병합되는 중성자별에서 처음으로 중력파를 감지했습니다. r-프로세스가 발생할 수 있는 또 다른 방법은 무거운 별의 폭발적인 죽음 이후입니다.

 

"그것은 r-프로세스가 발생할 수 있는 위치를 인식하는 중요한 단계입니다. 그러나 '그 사건이 실제로 무엇을 했습니까? 거기서 무엇을 생산했습니까?'라고 말하는 것은 훨씬 더 큰 단계입니다."라고 Roederer가 말했습니다. "그게 바로 우리의 연구가 시작되는 곳입니다."

 

HD 222925에서 Roederer와 그의 팀이 식별한 요소는 우주 초기에 거대한 초신성 또는 중성자 별 병합에서 생성되었습니다. 

 

물질은 방출되어 우주로 다시 던져졌고, 나중에 Roederer가 오늘날 연구하고 있는 별로 재형성되었습니다.

그런 다음 이 별은 해당 이벤트 중 하나가 생성한 것에 대한 프락시로 사용할 수 있습니다. r-process 또는 자연이 주기율표의 하단 2/3에서 원소를 생성하는 방식을 보여주는 미래에 개발된 모든 모델은 HD 222925와 동일한 서명을 가져야 한다고 Roederer는 말합니다.

 

결정적으로 천문학자들은 자외선 스펙트럼을 수집할 수 있는 허블 우주 망원경의 장비를 사용했습니다.이 장비는 천문학자들이 HD 222925와 같은 차가운 별에서 오는 희미한 빛 스펙트럼의 자외선 부분에서 빛을 수집할 수 있도록 하는 데 핵심적인 역할을 했습니다.

 

천문학자들은 또한 칠레의 라스 캄파나스 천문대에서 UM이 파트너인 컨소시엄인 마젤란 망원경 중 하나를 사용하여 광 스펙트럼의 광학 부분에서 HD 222925의 빛을 수집했습니다.

 

이 스펙트럼은 항성 내 원소의 ​​"화학적 지문"을 인코딩하고, 이 스펙트럼을 읽으면 천문학자들이 별에 포함된 원소를 식별할 수 있을 뿐만 아니라 별에 포함된 원소의 양을 확인할 수 있습니다.

 

Anna Frebel은 이 연구의 공동 저자이자 매사추세츠 공과 대학의 물리학 교수입니다. 그녀는 HD 222925의 원소 풍부 패턴에 대한 전반적인 해석과 이것이 우주 원소의 기원에 대한 우리의 이해를 어떻게 알려주는지를 도왔습니다.

 

"우리는 이제 우주 초기에 발생한 일부 r-process 이벤트의 자세한 요소별 출력을 알고 있습니다."라고 Frebel이 말했습니다. "r-process에서 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하려고 하는 모든 모델은 그것을 재현할 수 있어야 합니다."

 

연구 공동 저자 중 많은 수가 r-프로세스의 큰 문제를 해결하는 데 전념하는 천체 물리학자 그룹인 R-프로세스 연합이라는 그룹의 일원입니다. 이 프로젝트는 팀의 주요 목표 중 하나를 표시합니다. 즉, 전례 없는 수준의 세부 사항으로 r-프로세스 에서 생성된 요소와 양을 식별하는 것입니다.