In augustus 2017 waren astronomen voor het eerst getuige van een botsing tussen twee neutronensterren – een gebeurtenis die met diverse telescopen verspreid over de wereld kon worden gevolgd. Bij de botsing ontstond niet alleen het kleinste zwarte gat dat ooit is waargenomen, maar ook een vuurbal die uitdijde met bijna de snelheid van het licht, en honderden miljoenen keren feller straalde dan de zon. De gebeurtenis – een zogeheten kilonova met de formele aanduiding AT2017gfo – dankte zijn grote helderheid aan straling veroorzaakt door het verval van de zware radioactieve elementen die bij de explosie werden gevormd. Door metingen van telescopen in Australië, Zuid-Afrika en in de ruimte met elkaar te combineren, is een internationaal onderzoeksteam onder leiding van het Cosmic DAWN Center van het Niels Bohr Instituut in Kopenhagen (Denemarken) meer te weten gekomen over de explosie, en dichter bij het antwoord gekomen op de vraag waar elementen zwaarder dan ijzer vandaan komen (Astronomy & Astrophysics). Kort na de botsing bereikte de gefragmenteerde stermaterie een temperatuur van vele miljarden graden. Dat is duizend maal heter dan het centrum van de zon en vergelijkbaar met de temperatuur van ons heelal, één seconde na de oerknal. Zulke extreme temperaturen leiden ertoe dat elektronen niet aan atoomkernen gebonden zijn, maar vrij ‘ronddansen’ in een zogeheten geïoniseerd plasma. In de daaropvolgende seconden, minuten, uren en dagen koelde de stermaterie af, net het heelal na de oerknal. Een van de concrete resultaten van het onderzoek is de detectie van zware elementen zoals strontium en yttrium. Deze zijn gemakkelijk te detecteren, maar waarschijnlijk zijn tegelijkertijd ook veel van de overige zware elementen gevormd waarvan de oorsprong tot nu toe onduidelijk was. ‘We kunnen nu het moment zien waarop atoomkernen en elektronen zich verenigen in de nagloed van de explosie. Voor het eerst kunnen we de vorming van de atomen zien, de temperatuur van de materie meten en de micro-fysische processen aspecten van deze verre kosmische explosie waarnemen. Het is alsof we de kosmische achtergrondstraling aanschouwen die ons van alle kanten omringt, maar in dit geval zien we het allemaal van buitenaf gebeuren. We zijn getuige van wat zich voor, tijdens en na het ontstaan van de atomen heeft afgespeeld,’ aldus Rasmus Damgaard, promovendus aan het Cosmic Dawn Center. (EE) (Image credit: O.S. Salafia, G. Ghirlanda, CXC/NASA, GSFC, B. Williams et al.)
