Vědci poprvé experimentálně objasnili klíčovou jadernou reakci při vzniku stroncia ve hvězdách

Mezinárodní tým vědců poprvé experimentálně prozkoumal jadernou reakci, která hraje klíčovou roli při vzniku prvku stroncium ve hvězdách. Výsledky studie byly publikovány 8. června v odborném časopise Communications Physics a přinášejí nový pohled na procesy, které probíhají v nitru hvězd během takzvaného pomalého záchytu neutronů, známého jako proces s.

Stroncium patří mezi prvky, které vznikají právě prostřednictvím tohoto procesu, při němž atomová jádra postupně zachycují neutrony a mění se na těžší izotopy. Aby vědci lépe pochopili, jak tento proces probíhá, zaměřili se na chování izotopu kryptonu, který představuje důležitý mezikrok na cestě ke vzniku stroncia. Klíčovou otázkou bylo, jak snadno tento izotop kryptonu absorbuje neutrony, protože právě míra této absorpce ovlivňuje, kolik stroncia se ve hvězdách nakonec vytvoří.

Vzhledem k tomu, že přímé měření reakce s krátkodobě žijícími radioaktivními izotopy je v laboratorních podmínkách extrémně obtížné, tým zvolil nepřímé experimentální techniky. Tento přístup umožňuje vědcům odvodit potřebné jaderné vlastnosti bez nutnosti přímo reprodukovat podmínky panující ve hvězdách, což je za současných technologických možností často nemožné.

Díky použitým metodám se výzkumníkům podařilo získat konkrétní údaje o tom, jakým způsobem daný izotop kryptonu neutrony pohlcuje. Tyto informace jsou zásadní pro přesnější modelování jaderné syntézy prvků, protože i malé odchylky v pravděpodobnosti záchytu neutronů mohou výrazně ovlivnit výsledné množství vznikajících těžších prvků, jako je právě stroncium.

Výzkum tak poprvé poskytuje experimentálně podložená data tam, kde se astrofyzikové dosud museli spoléhat převážně na teoretické výpočty a odhady. To má význam nejen pro pochopení vzniku stroncia, ale i pro širší chápání toho, jak vznikají prvky těžší než železo, jejichž syntéza pomocí procesu s. probíhá v různých typech hvězd, včetně těch v pozdějších fázích jejich vývoje.

Přesnější znalost jaderných reakcí zapojených do procesu s. má dopad i na astrofyzikální modely, které se snaží rekonstruovat historii chemického složení vesmíru. Množství a poměr jednotlivých prvků pozorovaných ve hvězdách a mezihvězdném prostředí totiž slouží jako důkaz toho, jaké jaderné procesy v minulosti probíhaly a jak přispěly k dnešnímu složení galaxie.

Mezinárodní spolupráce, která na studii pracovala, spojila odborníky z několika institucí zabývajících se jadernou a astrofyzikou. Kombinace teoretických znalostí a experimentálních dovedností umožnila navrhnout postup, který obešel technická omezení spojená s prací s nestabilními izotopy. Podobné nepřímé metody se v jaderné astrofyzice využívají čím dál častěji, protože otevírají cestu ke zkoumání reakcí, které by jinak zůstaly nedostupné.

Autoři studie zdůrazňují, že nově získaná data pomohou zpřesnit výpočetní modely popisující vznik prvků ve hvězdách a mohou být využita i v dalších navazujících výzkumech zaměřených na příbuzné jaderné reakce. Přesnější porozumění tomu, jak izotopy kryptonu reagují s neutrony, totiž otevírá prostor pro zkoumání dalších kroků v řetězci přeměn vedoucích ke vzniku těžších prvků nad rámec stroncia.

Výsledky práce byly přijaty odbornou komunitou jako významný krok k lepšímu porozumění procesům probíhajícím v nitru hvězd. Ačkoli experimentální výzkum jaderných reakcí relevantních pro astrofyziku probíhá po desetiletí, mnoho klíčových reakcí zůstává kvůli technickým limitům jen teoreticky modelováno. Nová studie ukazuje, že díky sofistikovaným nepřímým metodám lze tato omezení postupně překonávat a získávat tak stále přesnější obraz o tom, jak vesmír produkuje chemické prvky, ze kterých je nakonec složeno vše kolem nás, včetně samotné Země.