Niemal czternaście miliardów lat temu, w chwilę po Wielkim Wybuchu wszechświat wypełniony był jedynie wodorem, helem i niewielkimi ilościami litu. Na przestrzeni miliardów lat skład chemiczny wszechświata stopniowo się zmieniał. Coraz cięższe pierwiastki powstawały we wnętrzach gwiazd. Za każdym razem, gdy masywna gwiazda eksplodowała, jej rozerwane szczątki rozsiewały powstałe w jej wnętrzu pierwiastki po okolicy. Z obłoków gazu wzbogaconych o te pierwiastki powstawały kolejne gwiazdy, w których powstawało jeszcze więcej ciężkich pierwiastków. Są jednak takie pierwiastki, których nie da się wytworzyć we wnętrzu gwiazdy, nawet tej najmasywniejszej. Potrzeba bowiem do tego warunków, które nie są w stanie zaistnieć we wnętrzu gwiazdy.
We wszechświecie jednak dochodzi do zdarzeń, w których takie warunki są w stanie powstać. Nawet jeżeli dochodzi do nich niezwykle rzadko, to wszechświat jest na tyle duży, że na przestrzeni niemal czternastu miliardów lat owych cięższych pierwiastków powstało całkiem sporo.
Czytaj także: Tak powstaje złoto. Po latach poszukiwań naukowcy znaleźli dowody w odległym kosmosie
Na przestrzeni lat naukowcom udało się ustalić, jak wygląda ewolucja masywnej gwiazdy. Dowiedzieliśmy się, że im większa gwiazda, tym szybciej wyczerpuje zapasy swojego paliwa i dociera do końca swojego życia. Zamiast długich dziesiątek miliardów lat, najmasywniejsze gwiazdy istnieją zaledwie przez kilka milionów lat. Ich życie kończy się zazwyczaj spektakularną eksplozją supernową, po której po gwieździe pozostaje jedynie albo czarna dziura, albo gwiazda neutronowa, niezwykle gęsty obiekt o średnicy zaledwie 20 kilometrów i masie jednego-dwóch słońc.
Te niezwykle gęste kompaktowe obiekty są zbudowane z tzw. materii zdegenerowanej o gęstości nieporównywalnej z żadnym innym obiektem we wszechświecie. Choć już sama gwiazda neutronowa wymyka się naszej wyobraźni, to naukowcy postanowili jakiś czas temu sprawdzić, co się dzieje, gdy dochodzi do zderzenia dwóch takich gwiazd. Okazało się, że takiej kosmicznej kolizji mogą powstać warunki, w których teoretycznie mogłyby powstać pierwiastki, które w innej sytuacji nigdy by nie powstały.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba oraz Kosmiczny Teleskop Hubble’a zbadały ostatnio światło, które zostało wyemitowane 8,3 miliona lat temu w momencie właśnie takiego zderzenia dwóch gwiazd neutronowych. W ten sposób po raz pierwszy udało się dostrzec wytworzone w zderzeniu czyste złoto.
Pierwszą informację o zderzeniu dwóch gwiazd neutronowych badacze otrzymali w postaci długiego (drugiego pod względem długości z dotychczas odkrytych) rozbłysku promieniowania gamma zarejestrowanego przez teleskop Fermi w 2023 roku i skatalogowanego pod numerem GRB230307A.
Czytaj także: Złoto może powstawać nie tylko podczas wybuchu supernowych, ale także wokół czarnych dziur
W toku analizy rozbłysku astronomowie ustalili, że w tym przypadku doszło do zderzenia dwóch gwiazd neutronowych, które tworzyły wcześniej układ podwójny. Rozbłyskowi gamma towarzyszyła jednocześnie eksplozja kilonowej skatalogowana pod numerem AT2017gfo, której przyjrzały się teleskopy Hubble’a i Jamesa Webba.
Szczegółowe dane zebrane przez oba teleskopy pozwoliły ustalić, że w zderzeniu w przestrzeń wyrzucone zostały nie tylko żelazo i srebro, ale także złoto. To właśnie sygnatury tych pierwiastków dostrzeżono w świetle z eksplozji kilonowej. Naukowcy z Uniwersytetu w Rzymie, którzy odpowiadają za odkrycie, podkreślają, że choć już wcześniej wiedzieliśmy, że tylko w takim zderzeniu może powstawać złoto, to jest to pierwszy dowód obserwacyjny potwierdzający tę teorię.