Radioaktivt stjernestøv fra en eldgammel kosmisk kollisjon regner fortsatt over jorden

Et internasjonalt forskerteam, med deltakelse fra Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf og Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO), har gjort et oppsiktsvekkende funn dypt nede i Stillehavet. I en saktevoksende ferromanganskorpe oppdaget de noen få hundre atomer av det radioaktive grunnstoffet plutonium-244 – atomer som ikke stammer fra jorden, men fra det interstellare rom .

Studien, publisert i det anerkjente tidsskriftet Nature Astronomy, representerer et betydelig sprang i vår forståelse av hvordan universets tyngste grunnstoffer, som gull og uran, blir til .

Spor av en voldsom fortid

Plutonium-244 er en svært spesiell isotop. Med en halveringstid på 80,6 millioner år er den for kortlivet til å ha overlevd siden jordens dannelse for 4,5 milliarder år siden. Alt plutonium-244 vi finner på jorden i dag, må derfor ha blitt skapt i en kosmisk hendelse i «nyere» geologisk tid og fraktet hit etterpå . Forskerne brukte den ekstremt følsomme metoden akselerator-massespektrometri (AMS) ved VEGA-fasiliteten i Australia for å identifisere disse sjeldne atomene .

Den fraværende brikken i puslespillet

For å datere den kosmiske hendelsen, letet teamet også etter curium-247, en annen radioaktiv isotop som dannes i de samme eksplosive prosessene. Curium-247 har en halveringstid på bare 15,6 millioner år – under en femtedel av plutonium-244 sin .

Resultatet var slående: De fant ingen curium-247 fra verdensrommet. De eneste sporene av curium stammet fra menneskeskapte atomprøvesprengninger . Siden curium-247 brytes ned mye raskere enn plutonium-244, betyr dette at det har gått så lang tid siden hendelsen at alt curiumet har rukket å bli borte. Dette skyver tidspunktet for hendelsen tilbake til minst 100–150 millioner år siden, lenge før menneskene fantes, og gir et mye mer presist aldersestimat enn tidligere teorier som anslo at hendelsen fant sted for kun få millioner år siden .

Et kontinuerlig regn av stjernestøv

Kanskje like oppsiktsvekkende var fordelingen av plutonium-244 i skorpen. Atomet var ikke konsentrert i et enkelt, tynt lag som ville indikert en kortvarig, enkelthendelse. I stedet var det jevnt fordelt i alle dybder av skorpen, som sakte har bygget seg opp over titalls millioner år .

Dette antyder at jorden, i sin ferd gjennom galaksen, fortsatt passerer gjennom en enorm sky av rusk fra den eldgamle eksplosjonen. «Rester av en eldgammel kosmisk hendelse ser ut til å fremdeles regne ned over jorden», oppsummerer en av rapportene . Dette jevne regnet lar seg vanskelig forklare med en vanlig supernova, som ofte er mer konsentrert og ikke sprer like mye materiale over et så stort område .

Nøytronstjerner som universets smier

Fraværet av curium og den jevne fordelingen av plutonium peker mot en kilde som er langt mer voldsom enn en standard supernova. Den mest sannsynlige synderen er en kollisjon mellom to nøytronstjerner – en såkalt kilonova – eller en ekstremt sjelden type supernova . Disse hendelsene, som får selv en vanlig stjernedød til å blekne, er kjent for å være de primære smiene for universets tyngste grunnstoffer gjennom den såkalte raske nøytroninnfangingsprosessen (r-prosessen) .

Studien gir dermed et avgjørende bidrag til en av astrofysikkens store gåter: Hvor dannes gull, platina og uran? Funnene støtter en voksende konsensus om at slike elementer ikke primært stammer fra vanlige supernovaer, men fra de ufattelig kraftige kollisjonene mellom universets mest kompakte objekter .