Genom r-pocessen skapas en mängd element i en närliggande stjärna till vår sol.

 

R-processen (rapid process) är en neutroninfångande elementsyntes som äger rum när tunga stjärnor kollapsar i en supernovaexplosion. R-processen har genom transmutation skapat hälften av alla grundämnen tyngre än järn och föreslogs existera 1956 av Hans Suess och Harold Urey. Många tunga neutronrika grundämnen så som guld och platina har skapats genom r-processen.

I vår sols närhet av Vintergatan finns en relativt ljusstark stjärna och här har astronomer kunnat identifiera det bredaste utbudet av element i en enda stjärna förutom i vårt  solsystem. Studien, som leddes av astronom Ian Roederer vid University of Michigan har här identifierat 65 grundämnen. Stjärnan, HD 222925 finns i stjärnbilden Turkanen  synlig på södra stjärnhimlen.

 "Så vitt jag vet är det ett rekord i element utanför vårt solsystem. Det som gör stjärnan unik är att den har en mycket hög relativ andel av de element som listas längs de nedre två tredjedelarna av det periodiska systemet. Vi upptäckte här även guld, säger Roederer. "Elementen här kom till av en snabb neutroninfångningsprocessen (r-pocessen). Det är vad vi försöker studera: fysiken i hur, var och när dessa element uppkommer.

 Processen kallad "r-processen", börjar med närvaron av lättare element som järn. Sedan, uppstår tyngre element snabbt - i storleksordning och under en sekund – (då  neutroner tillsätts till kärnorna i de lättare elementen). Vilket skapar tyngre grundämnen som selen, silver, tellur, platina, guld och torium element av den typ som finns i stjärnan HS 222925  och som i så många skilda slag sällan upptäcks i stjärnor enligt astronomerna. "Du behöver massor av neutroner som är fria och en mycket hög energi för att befria neutriner och lägga dem till atomkärnorna", säger Roederer. "Det finns inte så många miljöer där det kan hända eventuellt två, (kanske)."

En av dessa miljöer har nu bekräftats. Miljön där sammanslagningen av neutronstjärnor sker. Neutronstjärnor är de kollapsade kärnorna av stora stjärnor och de är de minsta men tätast kända objekten därute. Vid kollisionen mellan neutronstjärnor orsakas gravitationsvågor som kan upptäcktas av oss.  2017 upptäckte astronomer första gången gravitationsvågor från sammanslagna neutronstjärnor.

Ett annat teoretiskt sätt  som r-processen kan inträffa på är efter den explosiva fasen av massiva stjärnor.

Ett instrument på rymdteleskopet Hubble som kan samla ultraviolett spektra användes vid detta arbete. Detta instrument var nyckeln för astronomerna för insamlandet av ljus i den ultravioletta delen av ljusspektrumet – det svaga ljus som kommer från en stjärna som HD 222925.

Utöver Hubbleteleskopets instrument använde de även ett av Magellanteleskopen – ett konsortium där U-M är partner – vid Las Campanas-observatoriet i Chile finns för att kunna samla in ljus från ex HD-222925 i den optiska delen av ljusspektrumet. Fyrtiotvå av de identifierade elementen är tunga element som listas längs botten av det periodiska systemet av grundämnen.

Att identifiera dessa element i en enda stjärna kommer nu att hjälpa astronomer att förstå vad som kallas "snabb neutroninfångningsprocess",  (r-pocessen) eller ett av de viktigaste sätten på vilka tunga element i universum skapats. Deras resultat publicerades på arXiv och har accepterats för publicering i The Astrophysical Journal Supplement-serien.

Bild på hur det kan se ut därute vid stjärnan. Bild från https://www.techeblog.com/gold-standard-star-milky-way-galaxy-hd-222925/