Πριν από μόλις τρία χρόνια, Έγραψα μια ανάρτηση στο blog για τον εορτασμό των 50ουεπέτειος μιας από τις πιο αξιόλογες εφημερίδες στην ιστορία της αστρονομίας. Σε αυτό το άρθρο, οι Burbidge, Burbidge, Fowler και Hoyle έθεσαν τις βάσεις για την κατανόησή μας για το πώς το σύμπαν δημιουργεί βαριά στοιχεία.
Η σύντομη εκδοχή της ιστορίας είναι ότι υπάρχουν δύο κύριες διαδικασίες που προσδιορίζονται: Η αργή διαδικασία (s) και η γρήγορη διαδικασία (r). Η διαδικασία s είναι αυτή που συχνά σκεφτόμαστε κατά την οποία τα άτομα βομβαρδίζονται αργά με πρωτόνια και νετρόνια, δημιουργώντας την ατομική τους μάζα. Όμως, όπως τόνισε η εφημερίδα, αυτό συμβαίνει συχνά πολύ αργά για να περάσει εμπόδια σε αυτή τη διαδικασία που δημιουργούνται από ασταθή ισότοπα που δεν διαρκούν αρκετά για να πιάσουν ένα άλλο πριν πέσουν πίσω σε χαμηλότερο ατομικό αριθμό. Σε αυτή την περίπτωση, χρειάζεται η διαδικασία r κατά την οποία η ροή των νουκλεονίων είναι πολύ μεγαλύτερη για να ξεπεραστεί το φράγμα.
Ο συνδυασμός αυτών των δύο διεργασιών έχει κάνει αξιοσημείωτα καλά την αντιστοίχιση των παρατηρήσεων αυτού που βλέπουμε στο σύμπαν γενικότερα. Αλλά οι αστρονόμοι δεν μπορούν ποτέ να ξεκουραστούν εύκολα. Το σύμπαν έχει πάντα τις παραξενιές του. Ένα παράδειγμα είναι αστέρια με πολύ περίεργες σχετικές ποσότητες στοιχείων που δημιουργούνται από αυτές τις διαδικασίες. Δεδομένου ότι η διαδικασία s είναι πολύ πιο κοινή, είναι αυτό που πρέπει να δούμε κυρίως, αλλά σε ορισμένα αστέρια, όπως το SDSS J2357-0052, υπάρχει μια εξαιρετικά υψηλή συγκέντρωση των σπάνιων στοιχείων r-διεργασίας. Πρόσφατο έγγραφο εξερευνά αυτό το στοιχειώδες αίνιγμα.
Όπως υποδηλώνει η ονομασία, η μοναδικότητα του SDSS J2357-0052 ανακαλύφθηκε από το Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Η έρευνα χρησιμοποιεί πολλά φίλτρα για την απεικόνιση πεδίων αστεριών σε διαφορετικά μήκη κύματος. Μερικά από τα φίλτρα επιλέγονται για να βρίσκονται σε περιοχές μηκών κύματος στις οποίες υπάρχουν πολύ γνωστές γραμμές απορρόφησης για στοιχεία που είναι γνωστό ότι είναι ιχνηθέτες της συνολικής μεταλλικότητας. Αυτό το φωτομετρικό σύστημα επέτρεψε σε μια διεθνή ομάδα αστρονόμων, με επικεφαλής τον Wako Aoki του Εθνικού Αστρονομικού Αστεροσκοπείου στο Τόκιο, να αποκτήσει μια γρήγορη και βρώμικη εικόνα του περιεχομένου μετάλλων των αστεριών και να επιλέξει ενδιαφέροντα για περαιτέρω μελέτη.
Αυτές οι επακόλουθες παρατηρήσεις έγιναν με φασματοσκοπία υψηλής ανάλυσης και έδειξαν ότι το αστέρι είχε λιγότερο από το ένα χιλιοστό της ποσότητας σιδήρου που κάνει ο Ήλιος ([Fe/H] = -3,4), τοποθετώντας το μεταξύ των πιο φτωχών αστεριών που έχουν ανακαλυφθεί ποτέ. . Ωστόσο, ο σίδηρος είναι το τέλος των στοιχείων που παράγονται από τη διαδικασία s. Όταν υπερβαίνουμε αυτόν τον ατομικό αριθμό, οι σχετικές αφθονίες πέφτουν πολύ γρήγορα. Ενώ η πτώση στο SDSS J2357-0052 ήταν ακόμα απότομη, δεν ήταν τόσο δραματική όσο στα περισσότερα άλλα αστέρια. Αυτό το αστέρι είχε μια δραματική βελτίωση των στοιχείων r-process.
Ωστόσο, αυτό δεν ήταν εξαιρετικό από μόνο του. Αρκετά φτωχά αστέρια μετάλλου έχουν ανακαλυφθεί με τέτοιες βελτιώσεις της διαδικασίας r. Αλλά κανένας δεν συνδυάζεται με μια τέτοια ακραία έλλειψη σιδήρου. Το συμπέρασμα αυτού του συνδυασμού είναι ότι αυτό το αστέρι ήτανπολύκοντά σε ένα σουπερνόβα. Οι συγγραφείς προτείνουν δύο σενάρια που μπορούν να εξηγήσουν τις παρατηρήσεις. Στην πρώτη, το σουπερνόβα εμφανίστηκε πριν σχηματιστεί το αστέρι και το SDSS J2357-0052 σχηματίστηκε σε άμεση γειτνίαση προτού το ενισχυμένο υλικό μπορέσει να διασκορπιστεί και να αναμιχθεί στο διαστρικό μέσο. Το δεύτερο είναι ότι το SDSS J2357-0052 ήταν ένα ήδη σχηματισμένο αστέρι σε μια δυαδική τροχιά με ένα αστέρι που έγινε σουπερνόβα. Εάν η τελευταία περίπτωση ισχύει, πιθανότατα θα έδινε στο μικρότερο αστέρι μια μεγάλη «λάκτισμα», καθώς η μάζα που συγκρατεί το σύστημα θα άλλαζε δραματικά. Αν και δεν ανιχνεύθηκε εξαιρετική ακτινική ταχύτητα για το SDSS J2357-0052, η κίνηση (εάν υπάρχει) θα μπορούσε να βρίσκεται στο επίπεδο του ουρανού και να απαιτεί κατάλληλες μελέτες κίνησης είτε για να επιβεβαιωθεί είτε να αντικρουστεί αυτή η πιθανότητα.
Οι συγγραφείς σημειώνουν επίσης ότι το πρώτο αστέρι με κάπως παρόμοια χαρακτηριστικά (αν και όχι τόσο ακραίο), ανακαλύφθηκε πρώτο στο εξωτερικό φωτοστέφανο όπου η πιθανότητα εμφάνισης του απαραίτητου σουπερνόβα είναι μικρή. Ως εκ τούτου, είναι πιο πιθανό ότι αυτό το αστέρι εκτινάχθηκε σε μια τέτοια διαδικασία, δημιουργώντας κάποια αξιοπιστία για το σενάριο γενικά, ακόμη και αν δεν ισχύει για το SDSS J2357-0052.