Voor het eerst hebben astronomen een pasgevormd zwaar element gemeten dat is ontstaan bij het samensmelten van twee neutronensterren. Het gaat om het element strontium, dat bepaalde soorten siervuurwerk een helderrode kleur geeft.

In augustus 2017 werden voor het eerst zwaartekrachtsgolven afkomstig van twee botsende neutronensterren waargenomen. Vlak na deze detectie richtten astronomen wereldwijd hun kijkers op deze bijzondere gebeurtenis, genaamd GW170817. Voor de eerste en tot nu toe enige keer maten ze van één gebeurtenis zowel zwaartekrachtsgolven als elektromagnetische straling.

Onverklaarbaar kattengat
LEES OOK
Onverklaarbaar kattengat

Kilonova

Een botsing van twee neutronensterren of een neutronenster en een zwart gat heet een kilonova. Hierbij komt zoveel energie vrij, dat gloeiend heet materiaal van de neutronensterren met veel kracht de ruimte in wordt geslingerd.

Bij de beroemde neutronensterbotsing in 2017 hebben telescopen, waaronder de Very Large Telescope (VLT) in Chili, die nagloed gemeten. Daaruit bleek dat er bij de botsing zware elementen zijn gevormd.

Vlak na de metingen was nog niet duidelijk welke elementen dat precies waren. Maar nu, na zorgvuldig doorpluizen van de metingen, kan met zekerheid gezegd worden dat er strontium is geproduceerd. Dat publiceert een internationaal onderzoeksteam in Nature.

Astronomen nemen aan dat bij de botsing ook andere zware elementen, zoals goud en platina, zijn ontstaan. Dit is echter nog niet aangetoond.

Doorbraak

Elementen zwaarder dan ijzer kunnen niet via kernfusie in sterren gevormd worden. Het kost meer energie om ze te maken dan het oplevert.

Wetenschappers vermoeden al langer dat dergelijke elementen enkel ontstaan bij extreme gebeurtenissen zoals kilonova’s. De productie vereist een uiterst hete omgeving met veel kerndeeltjes genaamd neutronen. Bij een hoge temperatuur smelten die neutronen samen met kleine atoomkernen, waardoor er grotere, zwaardere elementen ontstaan.

Impressie van twee samensmeltende neutronensterren waarbij strontium ontstaat. Bron: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser

Een botsing tussen twee neutronensterren kan tijdelijk een omgeving creëren waarin dit proces mogelijk is. Dankzij de meting van de twee botsende neutronensterren in 2017 en het daarbij gevormde strontium zijn deze twee gebeurtenissen nu voor het eerst in de praktijk met elkaar in verband gebracht.

De onderzoekers weten zeker dat het strontium bij de kilonova is geproduceerd en niet al rondom de neutronensterren aanwezig was. ‘Dan hadden we een ander signaal gezien in het spectrum van de gemeten straling’, zegt onderzoeker Camilla Hansen van het Duitse Max Planck Institute for Astronomy.

‘Het is goed, degelijk onderzoek’, zegt astronoom Philipp Moesta van de Universiteit van Amsterdam, die niet betrokken was bij het onderzoek. ‘De onderzoekers hebben de aanwezigheid van strontium met drie verschillende technieken aangetoond. Dat maakt het resultaat overtuigend. Het is echt een doorbraak dat de productie van een zwaar element nu is aangetoond bij een kilonova.’