Run-ins tussen zwarte gaten en neutronensterren zijn niet zo productief in het maken van zware elementen
Botsingen van twee neutronensterren (geïllustreerd) produceren waarschijnlijk meer van de zware elementen van het universum dan vergelijkbare botsingen van een zwart gat en een neutronenster.
De kosmische oorsprong van elementen die zwaarder zijn dan ijzer is mysterieus. Een elementaire geboorteplaats kwam aan het licht in 2017 toen twee neutronenrijke dode sterren met elkaar in botsing kwamen en goud, platina en andere forse elementen uitspuwden (SN: 16/10/17). Een paar jaar later, een ineenstorting van een andere neutronenster en een zwart gat zorgde ervoor dat wetenschappers zich afvroegen welk type kosmische botsing de meest productieve elementgieterij was (SN: 29/6/21).
Nu hebben ze een antwoord. Botsingen van twee neutronensterren waarschijnlijk de kroon, melden wetenschappers 25 oktober in Astrofysische journaalbrieven.
Om zware elementen te creëren na elk type botsing, moet neutronenstermateriaal de ruimte in worden geslingerd, waar een reeks kernreacties, het r-proces genaamd, het materiaal kan transformeren (SN: 22/4/16).
Hoeveel materiaal er eventueel in de ruimte ontsnapt, hangt af van verschillende factoren. Bij botsingen van een neutronenster en een zwart gat moet het zwarte gat bijvoorbeeld relatief klein zijn, of ‘er is helemaal geen hoop’, zegt astrofysicus Hsin-Yu Chen van MIT. “Het gaat de neutronenster meteen opslokken”, zonder iets uit te werpen.
Er blijven vragen over beide soorten botsingen, opgemerkt via de rimpelingen in de ruimtetijd die ze veroorzaken. Dus overwogen Chen en collega’s een scala aan mogelijkheden voor de eigenschappen van neutronensterren en zwarte gaten, zoals de verdeling van hun massa’s en hoe snel ze draaien. Het team berekende vervolgens de massa die door elk type botsing onder die verschillende omstandigheden werd uitgestoten. In de meeste scenario’s vormden de fusies tussen neutronenster en zwart gat een kleinere hoeveelheid zware elementen dan de duo’s van neutronensterren – in één geval slechts ongeveer een honderdste van de hoeveelheid.
Toch blijft de ultieme ranglijst van elementfabrieken in de lucht hangen. De wetenschappers vergeleken alleen deze twee soorten botsingen, niet andere mogelijke bronnen van zware elementen zoals exploderende sterren (SN: 7/7/21).
