În octombrie 2022, o explozie de raze gamma de peste zece ori mai strălucitoare decât oricare alta detectată anterior a ajuns pe Pământ. Supranumit BOAT (Brightest Object of All Time), astronomii care folosesc telescopul spațial James Webb au identificat recent sursa exploziei - și au descoperit un nou mister .

Așa cum se așteptau teoreticienii, explozia a fost alimentată de o supernovă, de o stea în colaps final: o stea masivă, cu rotație rapidă, care a rămas fără combustibil, s-a prăbușit și și-a împins straturile exterioare în spațiu înainte de a se transforma într-o gaură neagră. Cercetătorii cred că condițiile extreme create de astfel de stele pot produce unele dintre cele mai grele elemente găsite în natură, cum ar fi uraniul, platina și aurul. Având în vedere strălucirea lui BOAT, se așteptau ca formarea acestor elemente să fie spectaculos de evidentă. Dar echipa nu a văzut mai nimic. "Nu a apărut dovada că aceste elemente erau prezente", spune Peter Blanchard de la Universitatea Northwestern, unul dintre autorii unui studiu publicat recent în revista Nature Astronomy.

Alte studii recente arată o absență la fel de derutantă a elementelor mai grele în jurul supernovelor. Dar teoreticienii spun că este prea devreme pentru a renunța la teoria conform căreia aceste stele sunt sursa elementelor respective. Mai degrabă, problema ar putea fi că nu există încă suficiente date.

Big Bang-ul a furnizat pentru univers hidrogen și heliu din abundență. Dar celelalte 92 de elemente naturale au fost forjate în stele atunci când nucleele atomilor au fuzionat în ele. Stelele obișnuite produc elemente mai ușoare, în timp ce elementele mai grele decât fierul se crede că au fost create de condițiile explozive ale unei supernove sau ale unui alt eveniment extrem.

Jumătate din elementele mai grele - cele cu cei mai mulți neutroni - necesită circumstanțe și mai speciale, în care neutronii bombardează nucleul cu o viteză atât de mare încât acesta nu are timp să se dezintegreze înainte de a absorbi mai mulți neutroni - un proces cunoscut sub numele de captare rapidă a neutronilor. Stelele din universul timpuriu conțin elemente precum europiu, ceea ce sugerează că procesul a început devreme. Astronomii trebuie doar să afle unde ar fi putut exista condițiile necesare.

Detectoarele de unde gravitaționale au oferit câteva indicii. În 2017, când detectoarele din SUA și Europa au surprins undele provenite din fuziunea a două stele de neutron, telescoapele optice care au făcut zoom pe eveniment au găsit dovezi ale captării neutronilor. O estimare este că explozia a produs 10 mase terestre de aur și platină. Dar astronomii spun că fuziunile de stele neutronice sunt prea rare pentru a fi principala sursă de elemente mai grele.

În schimb, supernovle par a fi cei mai buni candidați. Acestea sunt mai frecvente decât fuziunile de stele neutronice, dar totuși destul de rare, fiind observate doar câteva zeci de astfel de fuziuni. Aceste stele necesită foarte multă masă să devină o gaură neagră. Rotația rapidă este esențială pentru formarea materialului rămas într-un disc de acreție. Pe măsură ce gaura neagră absoarbe materialul din disc, acesta se încălzește la temperaturi extreme și emite radiații și particule care creează condiții bune de captare a neutronilor.

Aceste condiții sunt esențiale și pentru formarea jeturilor, sau a fasciculelor de particule care sunt ejectate de la polii găurii negre cu o viteză apropiată de cea a luminii. Atunci când jetul se îndreaptă direct spre Pământ, astronomii observă o explozie de raze gamma (GRB). Potrivit lui Blanchard, strălucirea ulterioară a exploziei gamma din BOAT, oficial GRB 221009A, a fost atât de strălucitoare încât o altă echipă care a studiat evenimentul cu ajutorul telescopului James Webb nu a reușit să vadă supernova la doar 12 zile după explozia inițială.

Echipa lui Blanchard a așteptat șase luni pentru ca strălucirea ulterioară să se estompeze și pentru ca învelișul de material în expansiune să se disperseze suficient pentru ca James Webb să vadă în apropierea găurii negre, unde se crede că are loc capturarea neutronilor. Spre surprinderea membrilor echipei, având în vedere luminozitatea BOAT-ului, rămășițele stelei prăbușite nu păreau excepțional de mari. Dar surpriza mai mare a venit atunci când au examinat spectrul său și nu au văzut nici o urmă de elemente implicate în captura de neutroni, cum ar fi telurul, seleniul și rubidiul.

Blanchard spune că este posibil ca GRB 221009A să fie ceva ieșit din comun. Acesta a produs o explozie de raze gamma extrem de puternică, dar este localizat într-o galaxie săracă în elemente grele, spre deosebire de galaxiile în care se găsesc de obicei explozii de raze gamma. Cu toate acestea, absența elementelor grele este surprinzătoare, deoarece GRB 221009A părea un candidat atât de bun pentru detectarea capturii de neutroni.

Un alt studiu publicat în Februarie a arătat o absență similară într-un eșantion de 25 de stele cu potențial de colaps. Echipa de cercetători a modelat modul în care captarea neutronilor ar trebui să afecteze forma curbelor luminoase ale stelelor de colaps, iar apoi a comparat modelul cu curbele luminoase observate ale celor 25 de supernove. În toate cazurile, curba fără captarea neutronilor s-a potrivit mai bine.

Cu toate acestea, experții nu sunt prea îngrijorați de lipsa captării neutronilor. Potrivit unor calcule, doar una din 1000 de supernove este capabilă să genereze așa ceva. Ei cred că eșantionul este pur și simplu prea mic pentru a fi studiat, deci nu există dovezi ale formării de elemente mai grele.