Как се образува всичкото злато в Млечния път
Когато човечеството най-накрая наблюдава конфликта сред две неутронни звезди през 2017 година, ние удостоверяваме една дългогодишна доктрина – в енергийните пожари на тези невероятни детонации се коват детайли, по-тежки от желязото.
Ние си мислим, че имаме отговор на въпроса по какъв начин тези детайли – в това число злато – се популяризират из Вселената. Но нов разбор ни разкрива проблем. Според новите модели на галактическата химическа еволюция конфликтите на неутронни звезди даже не се приближават до нужните условия за произвеждане на изобилието от тежки детайли, открити през днешния ден в Млечния път.
„ Сливането на неутронни звезди не създава задоволително тежки детайли в ранния живот на Вселената и към момента не съумява, 14 милиарда години по-късно “, споделя астрофизикът Аманда Каракас от Университета Монаш в Австралия. „ Вселената не ги е направила задоволително бързo, за да се обясни наличието им в доста антични звезди и като цяло просто няма задоволително конфликти, с цел да се оправдае изобилието на тези детайли през днешния ден. “
Неутронна звезда
Звездите са ковачниците, които създават множеството от детайлите във Вселената. В ранната Вселена, откакто първичната кваркова чорба се охлажда задоволително, с цел да се слее в материя, тя образува водород и хелий – към момента двата най-разпространени детайла във Вселената. Първите звезди се образуват, когато гравитацията събира бучките от тези материали. В термоядрените пещи на техните ядра тези звезди изковават водорода в хелий; по-късно хелий във въглерод; и по този начин нататък – обединение на все по-тежки и по-тежки детайли, до момента в който изчерпват по-леките като се създава желязо.
Желязото единствено по себе си може да се слива, само че процесът употребява големи количества сила – повече в сравнение с създава подобен синтез – тъй че желязната вътрешност е крайната точка. „ Можем да мислим за звездите като великански тенджери под налягане, където се основават нови детайли “, сподели Каракас. „ Реакциите, които вършат тези детайли, също по този начин обезпечават силата, която поддържа звездите да блестят блестящо милиарди години. С придвижване на възрастта звездите създават все по-тежки детайли, до момента в който вътрешността им се нагрява. “
За да се основат детайли, по-тежки от желязото – като злато, сребро, торий и уран – е нужен бърз развой на хващане на неутрони. Това може да се случи при в действителност мощни детонации, които генерират поредност от нуклеарни реакции, при които атомните ядра се сблъскват с неутрони, с цел да синтезират детайли, по-тежки от желязото. Но това би трябвало да се случи в действителност бързо, тъй че радиоактивното раздробяване да няма време да се случи преди да се прибавят повече неутрони към ядрото.
Сега знаем, че една килонова детонацията, генерирана от конфликт на неутронни звезди, разполага с задоволително енергийна среда за реализиране на този развой. Това не се оспорва. Но с цел да произведем количествата от тези по-тежки детайли, които следим, ни е нужна минимална периодичност на конфликти на неутронни звезди.
За да схванат източниците на тези детайли, откривателите построяват модели на галактическата химическа еволюция за всички постоянни детайли от въглерод до уран, употребявайки най-съвременните астрофизични наблюдения и химическия състав на Млечния път.
Те излагат работата си в периодическа таблица, която демонстрира произхода на детайлите, които се моделират, и откриват, че конфликтите на неутронни звезди от ранната Вселена до в този момент не са задоволително чести. Така учените допускат, че един вид свръхнови може да са отговорни за образуването на детайлите. Те се назовават магниторотационни свръхнови и се появяват, когато ядрото на солидна, бързо въртяща се звезда със мощно магнитно поле се унищожи. Смята се също, че са задоволително енергични, с цел да произведат детайли по-тежки от желязото. Ако дребен % от свръхновите звезди сред 25 и 50 слънчеви маси са магниторотационни, това може да компенсира разликата.
Предишни проучвания откриват, че различен вид свръхнова, наречена колапсарна свръхнова, също може да създава тежки детайли. Тази звезда се получава, когато една бързо въртяща се звезда над 30 слънчеви маси стане свръхнова, преди да се превърне в черна дупка. Смята се, че те са доста по-редки от конфликтите на неутронни звезди, само че биха могли да допринесат за основаването на въпросните детайли.
Учените откриват, че звездите, които са по-малко солидни от около 8 слънчеви маси, създават въглерод, азот, флуор и към половината от всички детайли по-тежки от желязото. Звездите, по-масивни от 8 слънчеви маси, създават по-голямата част от кислорода и калция, нужни за живота, както и множеството от останалите детайли сред въглерода и желязото.
„ Освен водорода, няма нито един детайл, който може да се образува единствено от един вид звезда “, изяснява астрофизикът Чиаки Кобаяши от университета в Хъртфордшир във Англия.
„ Половината въглерод се получава от умиращи звезди с ниска маса, само че другата половина идва от супернови. И половината желязо идва от естествени свръхнови от солидни звезди, само че другата половина се нуждае от свръхнови вид Ia. “
