Američtí vědci objevili dosud neznámou cestu, jak vznikají nejtěžší atomy ve vesmíru. Již jediné zábleskové vzplanutí magnetaru může náhle vyprodukovat tolik zlata, platiny nebo uranu, že by to stačilo na vytvoření 27 Měsíců nebo celé planety Mars.
Dne 13. října 1872 byl v Austrálii objeveno největší dosud nalezený zlatý nugget na světě o hmotnosti přibližně 300 kilogramů. Jeho dnešní materiální hodnota se odhaduje na zhruba 10 milionů eur. Američtí vědci však v kosmu předpokládají možný výskyt zlatých ložisek mnohem větších rozměrů.
Dosud neznámým místem vzniku je obrovská erupce magnetaru – neutronové hvězdy s extrémně silnými magnetickými poli. Zlato však není jediným prvkem, který by při těchto procesech mohl vznikat v obrovském množství.
Zlato z kosmické alchymie
Je vědecky známé, že k vytvoření velkých zlatých nuget je zapotřebí velké množství energie. Při explozi hmotných hvězd, jako jsou magnetary, je ve vesmíru uvolněno také velké množství energie. Podle astronomů vedených Brianem Metzgerem z Kolumbijské univerzity by tyto erupce mohly být odpovědné až za 10 procent zlata, platiny a dalších těžkých prvků v naší galaxii.
Současně by tento objev mohl vyřešit desetiletí trvající záhadu kolem jasného záblesku světla a částic, který v prosinci 2004 zaznamenalo vesmírné teleskopické pozorování poprvé. Světlo vyzařované magnetarem SGR 1806–20 bylo sice viditelné jen několik sekund, uvolnilo však více energie než naše Slunce za milion let.
Zatímco původ erupce byl rychle identifikován, vědce tehdy zmátl druhý, slabší signál hvězdy, který dosáhl vrcholu zhruba o deset minut později.
Po téměř dvaceti letech věří Metzger a jeho kolegové, že rozpoznali vzácný proces vzniku těžkých prvků. Odhady naznačují, že při jedné explozi vznikne tolik zlata, platiny a podobných prvků, kolik činí třetinu hmotnosti Země.
„Je to teprve druhý případ, kdy máme přímý důkaz o místě vzniku těchto prvků. Poprvé to bylo při sloučení neutronových hvězd,“ vysvětlil Metzger. „Je to významný pokrok v našem chápání vzniku těžkých prvků.“
Těžko stravitelná prapolévka
Většina prvků, které dnes známe a potřebujeme, tu nebyla odjakživa. Vodík, helium a malé množství lithia vznikly při Velkém třesku – téměř všechny ostatní prvky vznikaly postupně díky činnosti hvězd.
Zatímco vědci důkladně rozumí tomu, kde a jak vznikají lehčí prvky, místo vzniku mnoha neutronem bohatých prvků, zejména těch těžších než železo, zůstává stále neznámé.
Mezi prvky s nejasným původem patří také uran a stroncium. Tyto prvky mohou vzniknout pouze v sérii jaderných reakcí, které vyžadují přebytek volných neutronů – něco, co se vyskytuje pouze v extrémních prostředích. Pro astronomy jsou proto jako možné místo vzniku tyto prvky pouze supernovy a slučování neutronových hvězd.
Objev z roku 2017 zdá se tuto teorii potvrzuje. Tehdy astronomové pozorovali kolizi dvou neutronových hvězd, jejichž zkolabované pozůstatky vytvořily „polévku z neutronů“. Tato polévka byla tak hustá a těžká, že jedna lžíce vážila více než jednu miliardu tun. Zároveň obsahovala dostatek neutronů, aby mohly vznikat těžké prvky.
„Je docela neuvěřitelné, že některé těžké prvky, jako jsou drahé kovy v našich telefonech a počítačích, vznikají v těchto šílených a extrémních podmínkách,“ řekl Anirudh Patel, doktorand na Kolumbijské univerzitě.
2 kvadriliony tun zlata a dalších prvků
Astronomové však zjistili, že samotné neutronové hvězdy neposkytují dostatek surovin pro tuto polévku. Musí tedy existovat další zdroj, který tento kosmický „hrnec“ doplňuje. Jako možný dodavatel těžkých prvků se začalo uvažovat o magnetarech.
Podle výpočtů Metzgera a jeho kolegů jsou mohutné výbuchy magnetarů schopny produkovat nestabilní a těžká radioaktivní jádra, která se pak rozpadávají na stabilní prvky, například zlato. Při rozpadu radioaktivních prvků vyzařují jasné světlo a zároveň vznikají nové prvky. Právě takový scénář mohl nastat v roce 2004.
Podle astronomů při těchto událostech vznikly dva kvadriliony tun těžkých prvků, což odpovídá přibližně hmotnosti Marsu nebo 27 Měsíců Země. Z toho Metzger a jeho kolegové vyvozují, že jeden až deset procent všech těžkých prvků v dnešní galaxii vzniklo při těchto obrovských erupcích. Zbytek by mohl pocházet ze slučování neutronových hvězd. Nebo je možná ještě něco dalšího?
„Nemůžeme vyloučit, že existují ještě třetí či čtvrtá místa, která zatím neznáme,“ uvedl Metzger. „Zajímavé na těchto obrovských erupcích je, že se mohou objevit velmi brzy v dějinách galaxie,“ dodal Patel. A pokračoval: „Výbuchy magnetarů by mohly být řešením dlouholetého problému, totiž že v mladých galaxiích je více těžkých prvků, než kolik by mohlo vzniknout pouze při srážkách neutronových hvězd.“
Zábavná honička
Aby vědci přesně věděli, kdo, kdy a kolik těžkých prvků vytváří, musí pozorovat další podobné události. Zdá se, že velké erupce magnetarů se v Mléčné dráze objevují jednou za několik desetiletí, zatímco v celém viditelném vesmíru přibližně jednou ročně. Problémem je však jejich včasné zachycení.
„Jakmile dojde k erupci, musíme během 10 až 15 minut nasměrovat ultrafialový teleskop na zdroj,“ říká Metzger. „Bude to zábavná honička.“
Studie vyšla 29. dubna 2025 v odborném časopise The Astrophysical Journal Letters.
–etg–
