Hebben zwaartekrachtgolven het ontstaan van menselijk leven mogelijk gemaakt?

Impressie van botsende neutronensterren. Credit: University of Warwick/Mark Garlick.

Dat wij van sterrenstof gemaakt zijn is bekend – alle atomen in ons lichaam zijn ooit in sterren ontstaan. Maar een team van sterrenkundigen onder leiding van John R. Ellis (Kings College London) gaat nog een stap verder: wij zouden er niet zijn als er ook geen zwaartekrachtgolven waren, de rimpels in de ruimte die ontstaan bij extreme gebeurtenissen zoals de botsing van neutronensterren. Sommige elementen die in ons lichaam zitten zouden namelijk alleen kunnen ontstaan bij heftige astronomische waarbij zwaartekrachtgolven een belangrijke rol spelen.

Het menselijk lichaam bestaat voor het grootste deel uit waterstof, koolstof en zuurstof en verder uit sporen van andere elementen. Er zijn twintig elementen essentieel voor ons lichaam. De elementen met een atoomnummer lager dan 35 (tot aan selenium) zijn ontstaan in supernovae. Twee elementen ontstaan op andere manieren: jodium, nodig in belangrijke hormonen die door de schildklier worden geproduceerd, en broom, dat wordt gebruikt om collageenstructuren te creëren in de weefselontwikkeling en -opbouw. Van jodium is vooral het isotoop 129I van essentieel belang voor ons lichaam. Sterrenkundigen denken al heel lang dat veel zware elementen, zoals jodium en broom, ontstaan door een fysisch proces dat het ‘r-process‘ wordt genoemd, naar het engelse ‘rapid neutron-capture process‘. Dat zou bij supernovae kunnen gebeuren, maar helemaal zeker is dat nog niet.

De structuur van een kilonova. Credit: Perkins, et al

Wat wel zeker is dat het r-proces plaatsvind bij kilonovae, bij explosies die het gevolg zijn van een botsing van twee neutronensterren. En daar hebben de sterrenkundigen er al eentje van waargenomen, dat was GW170817. De zwaartekrachtgolven die bij die samensmelting werden geproduceerd zijn in 2017 waargenomen met de LIGO en Virgo detectoren in de VS en Italië. Maar zonder zwaartekrachtgolven zouden die twee neutronensterren ook niet zijn samengesmolten. Het is zo dat als twee neutronensterren om elkaar heen draaien ze óók zwaartekrachtgolven uitstralen en omdat hen dat energie kost komen ze steeds dichter bij elkaar, waardoor ze op een gegeven moment botsen en dan samensmelten, met het r-proces als direct gevolg daarvan. De onderzoekers stellen voor om verder onderzoek te doen aan 129I in maanregoliet, wat niet verontreinigd is door menselijke invloeden.

Meer over zwaartekrachtgolven en het menselijk lichaam vind je in het vakartikel van John Ellis et al, Do we owe our existence to gravitational waves?, arXiv (2024).

Bron: Phys.org.

Gerelateerde Astroblogs:

O4 is nog niet eens begonnen en LIGO heeft al zwaartekrachtgolven gedetecteerd Astronomen zien zware elementen ontstaan na heldere gammaflits Vanaf welke afstand tot de aarde zijn kilonovae veilig en wanneer niet?