Sterrenkundigen hebben maar liefst 65 verschillende scheikundige elementen gezien in één ster. Alleen in onze zon zijn nog (iets) meer elementen geïdentificeerd.

Hoe ontstaan de elementen waar alles om ons heen van gemaakt is? Voor de zwaardere atoomsoorten zijn we daarbij aangewezen op gewelddadige gebeurtenissen in het heelal: botsende neutronensterren of zware sterren die als supernova exploderen. Om dat proces beter te kunnen doorgronden, hebben astronoom Ian Roederer (Universiteit van Michigan) en collega’s zoveel mogelijk elementen geïdentificeerd in de ster HD 222925.

Onder andere blijkt deze ster in het sterrenbeeld Toekan een aantal metalen te bevatten waar de harten van ons aardbewoners altijd sneller van gaan kloppen: zilver, goud en platina. Maar ook de elementen wolfraam, molybdeen, osmium en iridium, om er maar vier te noemen, maken deel uit van de ster.

Streepjescode

We zijn dus een eind gekomen sinds Auguste Compte in 1935 schreef: “Nooit zullen we een manier vinden om de chemische samenstelling van sterren te bepalen.” Daarmee zat deze Franse filosoof er behoorlijk naast, want eerder die eeuw was al een verschijnsel ontdekt dat ons wel degelijk kon vertellen waar verre hemellichamen van gemaakt zijn: spectraallijnen.

In het zonlicht bleken bepaalde kleuren te ‘ontbreken’, constateerde de Duitse natuurkundige Joseph von Fraunhofer. En, zo ontdekten anderen een paar decennia later: die zwarte lijnen hangen samen met scheikundige elementen. Elk element blijkt verschillende kleuren licht te absorberen – of liever: verschillende golflengtes – en verraadt dus zijn aanwezigheid door een soort streepjescode achter te laten in het licht van de zon, of van een verre ster.

Neutronen absorberen

Van dat verschijnsel maken astronomen sindsdien dankbaar gebruik – zo ook Roederer en zijn team. Ze bestudeerden ultraviolet licht (licht met een kortere golflengte dan mensenogen kunnen zien) van de ster HD 222925, verzameld met ruimtetelescoop Hubble. En op grond van de spectraallijnen in dat licht konden ze maar liefst 65 elementen identificeren. “Voor zover ik weet, is dat een record voor een object buiten ons zonnestelsel”, zegt Roederer in een persbericht.

Daarbij ging het deze sterrenkundigen vooral om de elementen zwaarder dan zink. Die ontstaan namelijk, zo denken we, via het zogenoemde rapid neutron-capture process, kortweg het r-proces. Daarbij absorbeert een relatief licht element zoals ijzer neutronen, waardoor het verandert in een zwaarder element. En dat moet ook zijn gebeurd bij veel van de elementen die Roederer en collega’s in HD 222925 vonden.

‘Belangrijk artikel’

Probleem is alleen: dat neutronen invangen gebeurt niet zomaar overal. Voor zover we weten, is daar een botsing tussen twee neutronensterren voor nodig, of een supernova-explosie. Het idee is dan ook dat de waargenomen elementen niet in de bestudeerde ster zijn ontstaan, maar bij een eerdere botsing of ontploffing. Vervolgens kwamen ze in de interstellaire ruimte terecht. Daar ontstonden dan later nieuwe sterren uit, waaronder HD 222925, die dus van meet af aan een voorraadje zware elementen bevatte.

“De onderzoekers suggereren dat hun metingen kunnen helpen bij verdere theoretische studies naar hoe zulke elementen ontstaan”, zegt emeritus hoogleraar sterrenkunde John Cowan van de Universiteit van Oklahoma, niet betrokken bij het onderzoek. “Ik denk dat dit een belangrijk artikel voor de astrofysica zal zijn.”

Topscore evenaren

En is het aantal waargenomen elementen in deze ster nog verder op te krikken? Wat betreft de elementen fluor, chloor, argon, broom, krypton, xenon, cesium en thallium is de situatie vrij hopeloos, schrijven de wetenschappers. Die hebben geen spectraallijnen in het zichtbare en ultraviolette licht die goed genoeg te zien zijn.

Voor jodium en kwik zien Roederer en zijn team echter wel nog mogelijkheden. Zouden ze die twee elementen inderdaad weten te zien, dan zouden ze daarmee de topscore van onze eigen zon – 67 elementen – evenaren. En nee, daar is het deze sterrenkundigen niet om te doen. Maar het zou toch een knap staaltje zijn, voor een ster op bijna 1500 lichtjaar afstand die niet eens met het blote oog te zien is.