מחקר פורץ דרך שפורסם לאחרונה בכתב העת המדעי Astrophysical Letters חושף כי מגנטארים - סוג מיוחד של כוכבי ניוטרונים עם שדות מגנטיים עצומים - הם אחד המקורות המשמעותיים ליסודות יקרי ערך כמו זהב ופלטינה ביקום.
הממצא מאשר כי התפרצויות רבות-עוצמה מכוכבים אלה עשויות להיות אחראיות ליצירת עד עשרה אחוזים מהיסודות הכבדים בגלקסיית שביל החלב.
"זו רק הפעם השנייה שבה ראינו באופן ישיר היכן נוצרים היסודות הללו; זהו זינוק משמעותי בהבנתנו את ייצור היסודות הכבדים", מצטטים החוקרים במאמרם.
פענוח תעלומה בת 20 שנה
במוקד המחקר עומדת התפרצות קרינת גמא עוצמתית, שנרשמה בדצמבר 2004 ממגנטאר המכונה SGR 1806-20, הממוקם במרחק של כ-42,000 שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים קשת.
בעוד שההתפרצות הראשונית הייתה מובנת, אות שני חלש יותר שהגיע כעשר דקות מאוחר יותר נותר בגדר תעלומה - עד עתה.
צוות המחקר במרכז לאסטרופיזיקה חישובית הצליח להוכיח כי האות המושהה הזה מעיד על היווצרות יסודות כבדים דוגמת זהב ופלטינה באמצעות תהליך רדיואקטיבי מורכב.
"התגלית פותרת תעלומה קוסמית גדולה תוך שימוש בנתונים שכמעט נשכחו", מסביר ד"ר אריק ברנס, מחבר שותף במחקר ואסטרופיזיקאי באוניברסיטת לואיזיאנה סטייט.
מה הם מגנטארים?
מגנטארים הם למעשה כוכבי ניוטרונים שהתפתחו באופן מיוחד ומתאפיינים בשדות מגנטיים אדירים - עד אלף טריליון פעמים חזקים יותר מהשדה המגנטי של כדור הארץ. כאשר מגנטארים עוברים מה שמכונה "רעידת כוכב", הם משחררים כמויות עצומות של קרינה בעלת אנרגיה גבוהה.
ההתפרצות מ-SGR 1806-20 נמשכה שניות ספורות בלבד, אך שחררה יותר אנרגיה מאשר השמש במשך מיליון שנים. אירוע זה היה כה עוצמתי שהשפיע אפילו על האטמוספירה של כדור הארץ, למרות המרחק העצום.
על פי החישובים שביצעו החוקרים, ההתפרצות מ-2004 לבדה ייצרה מתכות כבדות השוות לכשליש ממסת כדור הארץ - או כ-2 מיליון מיליארד מיליארד קילוגרם, מסה הדומה לזו של כוכב הלכת מאדים.
"זה מעורר ענווה להבין שהפלטינה בטבעת הנישואין שלי אולי נוצרה באירוע קטסטרופלי כזה", אמר פרופ' בריאן מצגר, מדען מחקר בכיר במרכז לאסטרופיזיקה חישובית ופרופסור באוניברסיטת קולומביה.
איך נוצרים היסודות הכבדים?
בעוד שיסודות קלים כמו מימן והליום נוצרו כבר ביקום המוקדם, כמעט כל שאר היסודות בטבלה המחזורית חייבים את קיומם לתהליכים בכוכבים. יסודות כבדים יותר מברזל, כמו זהב ופלטינה, נוצרים דרך תהליך מורכב הנקרא "תהליך-r" (תהליך לכידת ניוטרונים מהיר), הדורש סביבה עשירה בניוטרונים חופשיים.
עד כה, ההבנה המקובלת הייתה שיסודות אלה נוצרים בעיקר בהתנגשויות בין כוכבי ניוטרון. ב-2017, מדענים צפו לראשונה במיזוג של שני כוכבי ניוטרון במרחק של 130 מיליון שנות אור, שאישר את התיאוריה. אולם, התנגשויות כאלה הן אירועים נדירים שלא יכלו להסביר את נוכחות היסודות הכבדים ביקום המוקדם.
כאן נכנסים המגנטארים לתמונה. המחקר החדש מציע הסבר משלים ומשכנע יותר: התפרצויות ענק ממגנטארים, המתרחשות בתדירות גבוהה יותר מהתנגשויות כוכבי ניוטרון, יוצרות את התנאים המושלמים ליצירת יסודות כבדים.
הטכנולוגיה שלנו - מהכוכבים
"זה ממש מגניב לחשוב שחלק מהדברים בטלפון או במחשב הנייד שלי נוצרו בפיצוץ קיצוני כזה", מציין ד"ר אנירוד פטל, אחד מחוקרי הצוות. האמירה אינה רטורית: זהב וסטרונציום הם רכיבים חיוניים במעגלים אלקטרוניים, ופלטינה נמצאת בשימוש בתעשיית הטכנולוגיה ובתעשיית הרכב.
חוקרי הצוות עבדו עם 20 שנות נתונים שנאספו מטלסקופים של נאס"א וסוכנות החלל האירופית כדי לבסס את ממצאיהם. סוכנות החלל האמריקאית מפתחת כעת טלסקופ קרני גמא רחב-שדה, שאמור להיות משוגר ב-2027, אשר יוכל לספק אישוש סופי לתוצאות המחקר.
"עם מכשירים עתידיים ותצפיות נוספות", אומר פרופ' מצגר, "נוכל להבין טוב יותר את החלק היחסי של מגנטארים ביצירת היסודות היקרים ואת התהליכים הפיזיקליים המדויקים המתרחשים בהם".
תגלית זו, מלבד היותה פריצת דרך אסטרופיזית, מציעה נקודת מבט מרתקת על המקור הקוסמי של חומרים יקרי-ערך המשמשים אותנו מדי יום - מתכשיטים ועד למכשירים אלקטרוניים.
