Radyoaktif Plütonyum Bulmacası

Plütonyum, atomlarının çekirdeğinde 94 proton bulunan radyoaktif bir elementtir. Simgesi Pu olan bu elementin farklı izotopları (farklı sayıda nötrona sahip atomları) arasında en kararlısı, yarılanma ömrü yaklaşık 81 milyon yıl olan Pu-244’tür. Eğer bugün elinizde 1 kilogram Pu-244 varsa 81 milyon yıl sonra 0,5 kilogramı, 162 milyon yıl sonraysa 0,75 kilogramı bozunarak başka maddelere dönüşecektir.

Yeryüzündeki plütonyumun tamamı yapay olarak nükleer reaktörlerde üretilir. Ancak bu element süpernova patlamaları ve nötron yıldızı birleşmeleri sırasında doğal yollarla da oluşuyor. Süpernova patlamaları sık sık meydana gelen ancak az miktarda madde üreten, nötron yıldızı birleşmeleriyse nadiren meydana gelen ancak yüksek miktarda madde üreten süreçlerdir. Bugüne kadar bu süreçlerin hangisinin Güneş Sistemi’ndeki Pu-244’ün ana kaynağı olduğu bilinmiyordu.

Yakın zamanlarda yapılan çalışmalar Güneş Sistemi’nin ilk zamanlarında önemli miktarda radyoaktif plütonyumun var olduğunu gösterdi. Ayrıca son 100 milyon yıl içinde yıldızlararası uzaydan gelen plütonyum miktarının çok düşük olduğu da biliniyor. Ortalama insan ömrüyle karşılaştırıldığında çok uzun bir süre olsa da yıldız sistemlerinin ömrüyle karşılaştırıldığında 81 milyon yıl çok kısadır. Dolayısıyla Güneş Sistemi’nin ilk zamanlarındaki görece yüksek miktardaki plütonyum, Güneş Sistemi oluşmadan kısa bir süre önce üretilmiş olmalıdır.

Kudüs’teki İbrani Üniversitesi’nde çalışan Kenta Hotokezaka, Tsvi Piran ve Michael Paul tarafından yapılan bilimsel çalışmalar, Güneş Sistemi’ndeki radyoaktif Pu-244’ün ana kaynağının Güneş Sistemi oluşmadan yaklaşık 100 milyon yıl önce yakın çevremizde meydana gelmiş bir nötron yıldızı birleşmesi olduğunu gösteriyor. Yıldızlararası uzaydan gelen Pu-244 miktarının düşük olmasının sebebiyse nötron yıldızı birleşmelerinin nadiren meydana gelen olaylar olması. Araştırmacıların Nature Physics’te yayımladığı makaleye göre, yakın çevremizde son 100 milyon yıl içerisinde bir nötron yıldızı birleşmesi meydana gelmiş olamaz.

Pu-244 sadece nötron yakalama yoluyla (yüksek hızla hareket eden bir nötronun bir atom çekirdeği tarafından yakalanmasıyla) oluşur. Dolayısıyla elde edilen sonuçlar sadece radyoaktif plütonyumun değil nötron yakalama yoluyla oluşan altın, uranyum ve diğer ağır elementlerin ana kaynağının da nötron yıldızı birleşmeleri olduğunu gösteriyor.