Kāpēc zināmajā Visumā ir tik daudz zelta?

Visumā vai vismaz apgabalā, kur mēs dzīvojam, ir pārāk daudz zelta. Varbūt tā nav problēma, jo mēs ļoti augstu vērtējam zeltu. Lieta tāda, ka neviens nezina, no kurienes tas nāk. Un tas intriģē zinātniekus.

Tā kā zeme veidošanās laikā bija izkususi, gandrīz viss zelts uz mūsu planētas tajā laikā droši vien ienira planētas kodolā. Tāpēc tiek pieņemts, ka lielākā daļa zelta atrasta Zemes garoza un mantija tika nogādāta uz Zemi vēlāk ar asteroīdu triecieniem vēlīnā smagā bombardēšanas laikā, apmēram pirms 4 miljardiem gadu.

Nē piemērs zelta atradnes Vitvotersrandas baseinā Dienvidāfrikā, bagātākais zināmais resurss zelts uz zemes, atribūts. Tomēr šobrīd šis scenārijs tiek apšaubīts. Vitvotersrandas zeltu saturoši ieži (1) tika sakrautas no 700 līdz 950 miljoniem gadu pirms trieciena Vredeforas meteorīts. Jebkurā gadījumā tā droši vien bija cita ārēja ietekme. Pat ja mēs pieņemam, ka zelts, ko atrodam gliemežvākos, nāk no iekšpuses, tas noteikti ir nāk no kaut kurienes iekšpuses.

1. Dienvidāfrikas Vitvotersrandas baseina zeltu saturoši ieži.

Tātad, no kurienes nāca viss mūsu zelts, nevis mūsējais? Ir vairākas citas teorijas par supernovas sprādzieniem, kas ir tik spēcīgi, ka zvaigznes apgāžas. Diemžēl pat šādas dīvainas parādības neizskaidro problēmu.

kas nozīmē, ka to nav iespējams izdarīt, lai gan alķīmiķi mēģināja jau pirms daudziem gadiem. gūt spīdīgs metālsseptiņdesmit deviņiem protoniem un 90 līdz 126 neitroniem jābūt saistītiem kopā, lai izveidotu vienotu atoma kodolu. Tas ir . Šāda saplūšana nenotiek pietiekami bieži vai vismaz ne mūsu tuvākajā kosmiskajā apkārtnē, lai to izskaidrotu. gigantisku zelta bagātībuko mēs atrodam uz Zemes un iekšā. Jauni pētījumi pierādījuši, ka izplatītākās zelta izcelsmes teorijas, t.i. neitronu zvaigžņu sadursmes (2) arī nesniedz izsmeļošu atbildi uz jautājumu par tās saturu.

Zelts iekritīs melnajā caurumā

Tagad tas ir zināms smagākie elementi veidojas, kad atomu kodoli zvaigznēs uztver molekulas, ko sauc neitroni. Lielākajai daļai veco zvaigžņu, tostarp tām, kas atrodamas pundurgalaktikas no šī pētījuma process ir ātrs, un tāpēc to sauc par "r-procesu", kur "r" nozīmē "ātrs". Ir divas noteiktas vietas, kur process teorētiski notiek. Pirmais potenciālais fokuss ir supernovas sprādziens, kas rada lielus magnētiskos laukus – magnetorotācijas supernova. Otrais ir pievienošanās vai sadursme divas neitronu zvaigznes.

Skatīt produkciju smagie elementi galaktikās Kopumā Kalifornijas Tehnoloģiju institūta zinātnieki pēdējos gados ir pētījuši vairākus tuvākās pundurgalaktikas no Kekas teleskops atrodas Mauna Kea, Havaju salās. Viņi vēlējās redzēt, kad un kā veidojas galaktiku smagākie elementi. Šo pētījumu rezultāti sniedz jaunus pierādījumus tēzei, ka dominējošie procesu avoti pundurgalaktikās rodas salīdzinoši ilgā laika posmā. Tas nozīmē, ka smagie elementi tika radīti vēlāk Visuma vēsturē. Tā kā magnetorotācijas supernovas tiek uzskatītas par agrākā Visuma parādību, smago elementu ražošanas kavēšanās norāda uz neitronu zvaigžņu sadursmēm kā galveno avotu.

Smago elementu spektroskopiskās pazīmes, tostarp zeltu, 2017. gada augustā novēroja elektromagnētiskās observatorijas neitronu zvaigžņu apvienošanās pasākumā GW170817 pēc tam, kad notikums tika apstiprināts kā neitronu zvaigžņu apvienošanās. Pašreizējie astrofiziskie modeļi liecina, ka vienas neitronu zvaigznes saplūšanas notikums rada no 3 līdz 13 zelta masām. vairāk par visu zeltu uz zemes.

Neitronu zvaigžņu sadursmes rada zeltu, jo tie apvieno protonus un neitronus atomu kodolos un pēc tam izgrūž iegūtos smagos kodolus telpa. Līdzīgi procesi, kas papildus nodrošinātu nepieciešamo zelta daudzumu, varētu notikt supernovas sprādzienu laikā. "Taču zvaigznes, kas ir pietiekami masīvas, lai šādā izvirdumā ražotu zeltu, pārvēršas melnos caurumos," portālam LiveScience stāstīja Kjaki Kobajaši (3), Hertfordšīras Universitātes Apvienotajā Karalistē astrofiziķis un jaunākā pētījuma par šo tēmu vadošais autors. Tātad parastajā supernovā zelts, pat ja tas ir izveidots, tiek iesūkts melnajā caurumā.

3. Čiaki Kobajaši no Hertfordšīras universitātes

Kā ar tām dīvainajām supernovām? Šāda veida zvaigžņu sprādziens, t.s supernovas magnetorotācijas, ļoti reta supernova. mirstoša zvaigzne viņš tajā tik ātri griežas un ir tās ieskauts spēcīgs magnētiskais laukska eksplodējot tas apgāzās pats no sevis. Kad tā nomirst, zvaigzne izplata karstas baltas matērijas strūklas kosmosā. Tā kā zvaigzne ir apgriezta otrādi, tās strūklas ir pilnas ar zelta serdeņiem. Arī tagad zvaigznes, kas veido zeltu, ir reta parādība. Vēl retāk ir zvaigznes, kas rada zeltu un laiž to kosmosā.

Tomēr, pēc pētnieku domām, pat neitronu zvaigžņu un magnetorotācijas supernovu sadursme neizskaidro, no kurienes uz mūsu planētas radusies tāda zelta pārpilnība. "Ar neitronu zvaigžņu apvienošanos nepietiek," viņš saka. Kobajaši. "Un diemžēl, pat pievienojot šo otro potenciālo zelta avotu, šis aprēķins ir nepareizs."

Grūti precīzi noteikt, cik bieži mazas neitronu zvaigznes, kas ir ļoti blīvas seno supernovu paliekas, saduras savā starpā. Bet tas, iespējams, nav ļoti izplatīts. Zinātnieki to ir novērojuši tikai vienu reizi. Aplēses liecina, ka tie nesaduras pietiekami bieži, lai iegūtu atrasto zeltu. Tādi ir kundzes secinājumi Kobajaši un viņa kolēģi, ko viņi publicēja 2020. gada septembrī žurnālā The Astrophysical Journal. Šie nav pirmie šādi zinātnieku atklājumi, taču viņa komanda ir savākusi rekordlielu pētījumu datu apjomu.

Interesanti, ka autori paskaidro diezgan detalizēti vieglāko elementu daudzums, kas atrodams Visumā, piemēram, ogleklis ¹²C, kā arī smagāks par zeltu, piemēram, urāns ²³⁸U. Viņu modeļos tāda elementa kā stroncija daudzumu var izskaidrot ar neitronu zvaigžņu sadursmi, bet eiropija - ar magnetorotācijas supernovu aktivitāti. Tie bija elementi, ar kuriem zinātniekiem agrāk bija grūtības izskaidrot to sastopamības proporcijas kosmosā, taču zelts, pareizāk sakot, tā daudzums joprojām ir noslēpums.