Plutonium fra eldgammel kosmisk eksplosjon funnet på havbunnen i Stillehavet

Rester fra en kataklysmisk kosmisk eksplosjon for mer enn 100 millioner år siden faller fortsatt ned på jorden i dag. Et internasjonalt team av forskere har oppdaget hundrevis av atomer av plutonium-244 – en radioaktiv isotop som bare kan dannes i de mest voldsomme hendelsene i universet – innebygd i en sakte voksende skorpe hentet fra dypet av Stillehavet.

Studien, publisert denne uken i Nature Astronomy, ble ledet av Dr. Dominik Koll og professor Anton Wallner ved Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf i Tyskland, i samarbeid med Australian Nuclear Science and Technology Organisation og Australian National University.phys+1

En kilonovas fingeravtrykk

Den mest sannsynlige kilden til plutoniumet er en kilonova – eksplosjonen som oppstår når to nøytronstjerner kolliderer – som er blant de klareste objektene i galaksen når de inntreffer. Slike sammenslåinger antas å være ansvarlige for å skape og distribuere omtrent halvparten av de tunge grunnstoffene i universet.physics.anu+1

Teamet analyserte en 1,9 kilos prøve av ferromanganskorpe hentet fra havbunnen i Stillehavet på 4 830 meters dyp. Ved hjelp av akseleratormassespektrometri ved ANSTOs Centre for Accelerator Science identifiserte de noen hundre atomer av plutonium-244, som har en halveringstid på 81 millioner år.phys

Avgjørende er det at plutoniumet var jevnt fordelt gjennom skorpelagene i stedet for å være konsentrert på dyp som tilsvarer to kjente nærliggende supernovaer fra de siste 10 millioner årene. Dette viste at plutoniumet ankom som et kontinuerlig regn, uavhengig av disse supernovahendelsene.physics.anu+1

Datering av eksplosjonen

For å fastslå når kildehendelsen inntraff, søkte forskerne i de samme prøvene etter curium-247, et annet transuran-grunnstoff produsert sammen med plutonium i r-prosesser, men med en mye kortere halveringstid på omtrent 16 millioner år. De fant ingenting.phys+1

«Den eneste mulige forklaringen er at den kosmiske eksplosjonen som var ansvarlig for plutoniumet skjedde så lenge siden at curiumet allerede har henfalt til praktisk talt ingenting,» sa Dr. Michael Hotchkis, en medforfatter som utførte målinger ved ANSTO.phys

Dette fraværet skjøv den estimerte datoen for eksplosjonen tilbake til minst 100 millioner år siden. «Det er fascinerende at vi i dag kan måle signaturer i en prøve som er titalls millioner år gammel, av en prosess fra mer enn 100 millioner år siden,» sa Dr. Koll.physics.anu

Omskriving av den kosmiske oppskriften

Funnene har direkte implikasjoner for forståelsen av hvordan universets tyngste grunnstoffer blir smidd. Den jevne fordelingen av plutonium-244 utelukker de to nylige nærliggende supernovaene som kilder til r-prosessmateriale og peker i stedet på sjeldnere, mer energiske hendelser som sammenslåinger av nøytronstjerner.nanowerk+1

«Vi har utelukket flere scenarier med dette funnet, som en foreslått sammenslåing av nøytronstjerner nær jorden i løpet av de siste 10 millioner årene,» sa Dr. Koll. «Dataene våre viser at naturen er mer komplisert enn som så. Vi må investere mer i modeller og også i eksperimenter for å komme til sannheten».physics.anu