Zlatá alchýmia: kolabujúce alebo neutrónové hviezdy?

Autor: CătălinaCurceanu/Dátum uverejnenia: 19-05-2019 10:05

Odkiaľ beriem zlato z vesmíru? Kozmické javy, ako sú zrážky neutrónových hviezd alebo zrútenie hmotných hviezd v čiernych dierach, by mohli vysvetliť prítomnosť tohto vzácneho kovu, ale aj ďalších chemických prvkov rozšírených vo vesmíre.

Väčšina z nás obdivuje nádherné zlaté alebo platinové šperky; tieto drahé kovy, ktoré svietia na našich prstoch alebo v náušniciach, ktoré nosí veľa žien. Ďalším „ťažkým“ chemickým prvkom, klenotom jadrových elektrární, je urán, ktorého štiepenie je základom elektriny vyrobenej v jadrových reaktoroch. Odkiaľ však pochádzajú tieto chemické prvky? Nenarodili sa po Veľkom tresku - neskôr vznikli v procesoch založených na hviezdach s hmotnosťou väčšou ako je Slnko.

Chemické prvky až po železo sa tvoria v dôsledku jadrovej fúzie vo hviezdach, pričom tieto procesy prebiehajú s uvoľňovaním energie. V zásade sa časť hmotnosti jadier, ktoré sa spoja po procese fúzie, transformuje na energiu. Ale od železa smerom hore, aby sa jadrá spojili a vznikli ťažké chemické prvky, ako je zlato, platina alebo urán, je potrebné im dodať energiu. Ako teda prebieha táto fúzia vo vesmíre? Aká je alchýmia za zlatom?

V súčasnosti existujú dve hypotézy: jedna, že ťažké prvky vznikajú z procesu spájania dvoch neutrónových hviezd, ktoré obiehajú okolo seba a vyžarujú gravitačné vlny. Po dlhom období tieto dve hviezdy pravdepodobne splynú v čiernu dieru, časť hmoty hviezd sa generuje takzvanými r-procesmi (rýchly proces), po ktorých sú neutróny absorbované jadrami, novými ťažšími jadrami rádioaktívne, ktoré po rozpade spôsobujú vznik ťažších chemických prvkov, ako je zlato, platina alebo urán.

Ako dlho však spojenie neutrónových hviezd trvá, zostáva objasniť prítomnosť zlata v raných dejinách vesmíru. Ťažké prvky v zásade existovali hneď po narodení prvých hviezd a galaxií.

Skupina vedcov navrhla mechanizmus nazývaný kolaps, ktorý by generoval veľkú časť ťažkých chemických prvkov vo vesmíre. Reč je o masívnych hviezdach s hmotnosťou oveľa väčšou ako je hmotnosť Slnka, ktoré keď „zomrú“, tj. Spotrebujú vo vnútri jadrové palivo, explodujú vo forme supernovy typu A.

To vedie k vzniku čiernej diery v dôsledku gravitačného kolapsu centrálnej časti hviezdy, ale tiež k významnému množstvu hmoty bohatej na chemické prvky, ako je kyslík, uhlík alebo železo, a neutrónov, ktoré rotujú okolo tejto čiernej diery pri veľmi vysokých rýchlostiach. Neutróny sú zachytené jadrami a tesne po procese r nakoniec vytvárajú ťažké chemické prvky. Výsledok tejto štúdie, počítačová simulácia celého procesu zrútenia, bol nedávno zverejnený v časopise Nature.

Predpokladá sa, že prakticky 80% ťažkých chemických prvkov vzniká pri zrúteniach, iba asi 20% sa tvorí pri zrážkach neutrónových hviezd.

V súčasnosti však nie je jasné, či kolapsy stále dokážu vysvetliť veľké množstvo zlata, ktoré vo vesmíre existuje, aj keď kolaps by mohol vygenerovať množstvo zlata s hmotnosťou stokrát väčšou ako naša planéta.

Astronómovia budú musieť uskutočniť nové štúdie hmotných hviezd, ktoré povedú k vzniku supernov typu A, v nádeji, že lepšie pochopia procesy typu R. To isté platí pre pozemské laboratóriá, kde sa nachádza jadrová fyzika, konkrétne procesy r. študoval podrobne.

Zlato v našich šperkoch je preto výsledkom zvláštnych kozmických procesov: zrážok alebo výbuchov hviezd, pričom my sami sme synmi hviezd, pretože chemické prvky v našom tele sa zrodili v jadre hviezd po jadrovej fúzii.

Článok napísal Cătălina Oana Curceanu, prvý vedecký pracovník v oblasti fyziky elementárnych častíc a jadrovej fyziky, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Rím, Taliansko) a spolupracovník Scientia.ro

Naše odporúčania

„Z informácií, ktoré zatiaľ máme, bude pacient s popáleninami (lekár)…