Decennialang hield het mysterie rond de oorsprong van het oudste goud in het universum de astrofysica in zijn greep. De meest gangbare theorieën wezen naar botsingen tussen neutronensterren als oorsprong van zware metalen — waaronder goud.
Deze energierijke gebeurtenissen creëren de extreme omstandigheden die nodig zijn voor het ontstaan van complexe elementen. Toch: de tijdslijnen klopten niet met de hoeveelheid goud die we vandaag in het heelal terugvinden.
Wat is volgens wetenschappers dan wél de bron van het oudste goud?
Recent zorgde een onverwachte ontdekking voor een flinke twist in dit fascinerende debat. Onderzoekers heranalyseerden oude data van NASA-telescopen en de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA. daarbij richtten ze zich op astronomische fenomenen die tot nu toe over het hoofd werden gezien.
Centraal staat een heel bijzonder soort explosie die plaatsvindt bij zogenaamde magnetars — een zeldzame klasse van neutronensterren.
Magnetars zijn uitzonderlijk: hun magneetveld is duizenden keren sterker dan dat van gewone neutronensterren. Soms veroorzaken deze objecten korte, maar ongelooflijk krachtige uitbarstingen van straling — gigantische zonne-erupties dus.
Zo’n uitbarsting gebeurt bij speciale ‘starquakes’: soort aardbevingen, maar dan op stervenschaal. Daarbij schiet materiaal van de magnetar-korst de ruimte in.
Hier wordt het interessant — want dat uitgestoten materiaal bevat zware elementen, waaronder goud.
De laatste keer dat zo’n uitbarsting vanaf de aarde werd waargenomen, was in 2004. Toen registreerden instrumenten een zwakke gammaflits, waarvan de oorsprong lang onduidelijk bleef. Inmiddels wordt dat signaal gezien als sterke aanwijzing voor het ontstaan van zware metalen.
Waarom denkt men dat het oudste goud nóg eerder ontstond dan gedacht?
Een van de opvallendste resultaten uit dit onderzoek: deze explosies vonden waarschijnlijk al plaats enkele honderden miljoenen jaren na de Oerknal.
Dat betekent dat het oudste goud in het universum veel eerder gevormd is — véél eerder dan we altijd dachten.
Hier een aantal belangrijke bevindingen:
- Tot wel 10% van de zware elementen in de Melkweg zou uit magnetar-explosies afkomstig zijn.
- Door de extreme omstandigheden vindt een zeldzaam proces plaats waarbij zware metalen razendsnel gevormd worden (‘r-proces’).
- Voor dit proces is een immense neutronendichtheid nodig — precies wat tijdens magnetar-flitsen ontstaat.
Hoe werkt dit proces? Lichte atomen in de korst van een magnetar vangen bijna tegelijk heel veel neutronen op. Daardoor raakt de atoomkern instabiel en ontstaan kettingreacties.
Via een reeks kernreacties neemt het aantal protonen toe en ontstaan steeds zwaardere elementen — zoals goud.
Hoe achterhaalden onderzoekers nu echt de oorsprong van ons goud?
Het onderzoekers-team kamde meer dan 20 jaar aan data van ruimtetelescopen uit. Veel oude signalen — die destijds niet met zware metalen werden geassocieerd — kregen een tweede leven dankzij nieuwe software en theorieën.
Instrumenten die een sleutelrol speelden:
- NASA’s Compton Gamma Ray Observatory
- Hogenergetische telescoopsystemen van ESA
Vooruitkijkend: in 2027 lanceert NASA de COSI-missie (Compton Spectrometer and Imager), gericht op het waarnemen van energierijke kosmische fenomenen, waaronder mogelijke nieuwe magnetar-explosies. Deze missie kan deze hypothese, over het oudste goud, definitief onderbouwen — of toch weerleggen.
Wat vindt de wetenschappelijke gemeenschap hiervan?
Hoewel magnetars veel aandacht krijgen, is nog niet iedereen overtuigd. Een deel van de astrofysici wacht op nieuw bewijs uit toekomstige waarnemingen.
Intussen heeft deze studie het debat over de ontstaansgeschiedenis van zware elementen weer stevig aangezwengeld.
Tot 2017 werd gedacht dat botsende neutronensterren verantwoordelijk waren voor het meeste kosmische goud — dat bleek uit toen baanbrekend onderzoek. Maar, zo stelde vakblad The Astrophysical Journal Letters, die processen vonden te laat plaats om de aanwezigheid van goud in het vroege universum te verklaren.
Het actuele model, gebaseerd op magnetar-explosies, sluit andere bronnen zeker niet uit. Het voegt simpelweg een belangrijk puzzelstuk toe. Wordt dit bevestigd, dan verandert het ons begrip van de chemische evolutie van het universum — vanaf de allereerste hoofdstukken.