شواهد روزافزون نشان می‌دهد که ادغام ستاره‌های نوترونیِ دوتایی منشاء اصلی عناصر سنگینی است که منحصرا در طی گیراندازی نوترونی سریع (فرایند r یا r-process ) تولید شده‌اند. از آنجا که ادغام دو ستاره نوترونی به‌ندرت رخ می‌دهد، رسوب ایزوتوپ‌های رادیواکتیو آنها در ابر پیش‌خورشیدی ممکن است تحت تاثیر چند رخداد نزدیک به‌آن قرار گرفته باشد. هرچند فراوانی ایزوتوپ‌های فرایند r ، با نیمه عمرهای کمتر از ۱۰۰میلیون سال- اکنون دیگر در منظومه شمسی وجود ندارند، در منظومه شمسی اولیه مشخص است، زیرا محصولات دختر آنها که در دماهای بالا چگالیده شده در شهاب‌سنگ‌ها پیدا شده است. در این مقاله گزارش می‌کنیم که فراوانی ایزوتوپ‌های فرایند r با طول عمر کوتاه در منظومه شمسی اولیه به منشاء آنها در ادغام دو ستاره نوترونی اشاره دارد و نشان‌دهنده رسوبات قابل‌توجه ناشی از یک رخداد ادغامی در فاصله نزدیک است. با مقایسه شبیه‌سازی‌های عددی با فراوانی اکتینیدها در منظومه شمسی اولیه که طی فرایند r انحصاری تولید شده‌اند، آهنگ رخداد تولید کهکشانی آنها را بین حدود ۱ تا ۱۰۰ در هر یک میلیون سال محدود می‌کنیم. این مقدار تخمین‌های رصدی آهنگ ادغام ستاره‌های نوترونی را دربرمی‌گیرد،‌ اما درمورد ابرنواخترها و منابع ستاره‌ای غیرمحتمل است. علاوه‌براین ما متوجه شدیم که احتمالا یک ادغام در این نزدیکی وجود داشت که بیشتر کوریُم ( curium ) و بخش قایل‌توجهی از پلوتونیوم کنونی منظومه شمسی را تولید کرده است. احتمالا چنین اتفاقی حدود ۳۰۰ پارسک دورتر از ابر پیش‌خورشیدی اولیه افتاده است،‌ تقریبا ۸۰میلیون سال پیش از تشکیل منظومه شمسی.

منابع:

۱ -

Goriely, S., Bauswein, A. & Janka, H.-T. r-process nucleosynthesis in dynamically ejected matter of neutron star mergers. Astrophys. J. ۷۳۸, L۳۲ (۲۰۱۱) .

۲-

Abbott, B. P. et al. Multi-messenger observations of a binary neutron star merger. Astrophys. J. ۸۴۸, L۱۲ (۲۰۱۷) .

۳-

Hotokezaka, K., Piran, T. & Paul, M. Short-lived ۲۴۴Pu points to compact binary mergers as sites for heavy r-process nucleosynthesis. Nat. Phys. ۱۱, ۱۰۴۲ (۲۰۱۵) .

۴-

Côté, B. et al. The origin of r-process elements in the Milky Way. Astrophys. J. ۸۵۵, ۹۹ (۲۰۱۸) .

۵-

Tissot, F. L. H., Dauphas, N. & Grossman, L. Origin of uranium isotope variations in early solar nebula condensates. Sci. Adv. ۲, e۱۵۰۱۴۰۰ (۲۰۱۶) .

۶-

Wanderman, D. & Piran, T. The rate, luminosity function and time delay of non-collapsar short GRBs. Mon. Not. R. Astron. Soc. ۴۴۸, ۳۰۲۶–۳۰۳۷ (۲۰۱۵) .

۷-

Abbott, B. P. et al. GWTC-۱: a gravitational-wave transient catalog of compact binary mergers observed by LIGO and Virgo during the first and second observing runs. Preprint at http://arxiv.org/abs/1811.12907 (۲۰۱۸).

۸-

Gupte, N. & Bartos, I. Observational consequences of structured jets from neutron star mergers in the local Universe. Preprint at http://arxiv.org/abs/1808.06238 (۲۰۱۸).

۹-

Abadie, J. et al. Topical review: predictions for the rates of compact binary coalescences observable by ground-based gravitational-wave detectors. Class. Quantum Gravity ۲۷, ۱۷۳۰۰۱ (۲۰۱۰) .

۱۰-

Wasserburg, G. J., Busso, M., Gallino, R. & Nollett, K. M. Short-lived nuclei in the early Solar System: possible AGB sources. Nucl. Phys. A ۷۷۷, ۵–۶۹ (۲۰۰۶) .

۱۱-

McMillan, P. J. Mass models of the Milky Way. Mon. Not. R. Astron. Soc. ۴۱۴, ۲۴۴۶–۲۴۵۷ (۲۰۱۱) .

۱۲-

Montmerle, T. et al. ۳. Solar System formation and early evolution: the first ۱۰۰ million years. Earth Moon Planets ۹۸, ۳۹–۹۵ (۲۰۰۶) .

۱۳ -
Tang, H., Liu, M.-C., McKeegan, K. D., Tissot, F. L. H. & Dauphas, N. In situ isotopic studies of the U-depleted Allende CAI Curious Marie: pre-accretionary alteration and the co-existence of ۲۶Al and ۳۶Cl in the early solar nebula. Geochim. Cosmochim. Acta ۲۰۷, ۱–۱۸ (۲۰۱۷).

۱۴-

Dauphas, N. & Chaussidon, M. A perspective from extinct radionuclides on a young stellar object: the Sun and its accretion disk. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. ۳۹, ۳۵۱–۳۸۶ (۲۰۱۱) .

۱۵-

Cappellaro, E., Evans, R. & Turatto, M. A new determination of supernova rates and a comparison with indicators for galactic star formation. Astron. Astrophys. ۳۵۱, ۴۵۹–۴۶۶ (۱۹۹۹) .

۱۶-

Lugaro, M., Ott, U. & Kereszturi, A. Radioactive nuclei from cosmochronology to habitability. Prog. Part. Nucl. Phys. ۱۰۲, ۱–۴۷ (۲۰۱۸) .

۱۷-

Kopparapu, R. K. et al. Host galaxies catalog used in LIGO searches for compact binary coalescence events. Astrophys. J. ۶۷۵, ۱۴۵۹–۱۴۶۷ (۲۰۰۸) .

۱۸-

Fong, W., Berger, E., Margutti, R. & Zauderer, B. A. A decade of short-duration gamma-ray burst broadband afterglows: energetics, circumburst densities, and jet opening angles. Astrophys. J. ۸۱۵, ۱۰۲ (۲۰۱۵) .

۱۹-

Berger, E. Short-duration gamma-ray bursts. Annu. Rev. Astron. Astrophys. ۵۲, ۴۳–۱۰۵ (۲۰۱۴) .

۲۰-

Siegel, D. M., Barnes, J. & Metzger, B. D. The neutron star merger GW۱۷۰۸۱۷ points to collapsars as the main r-process source. Preprint at http://arxiv.org/abs/1810.00098 (۲۰۱۸).

۲۱-

Tauris, T. M. & van den Heuvel, E. P. J. in Compact Stellar X-ray Sources (eds Lewin, W. & van der Klis, M.) ۶۲۳–۶۶۵ (Cambridge Univ. Press, Cambridge, ۲۰۰۶).

۲۲-

Metzger, B. D. Kilonovae. Living Rev. Relativ. ۲۰, ۳ (۲۰۱۷).

۲۳-

Cowperthwaite, P. S. et al. The electromagnetic counterpart of the binary neutron star merger LIGO/Virgo GW۱۷۰۸۱۷. II. UV, optical, and near-infrared light curves and comparison to kilonova models. Astrophys. J. ۸۴۸, L۱۷ (۲۰۱۷) .

۲۴-

Truran, J. W. The age of the universe from nuclear chronometers. Proc. Natl Acad. Sci. USA ۹۵, ۱۸–۲۱ (۱۹۹۸) .

۲۵-

Yang, C.-C. & Krumholz, M. Thermal-instability-driven turbulent mixing in galactic disks. I. Effective mixing of metals. Astrophys. J. ۷۵۸, ۴۸ (۲۰۱۲) .