Kodėl žinomoje visatoje yra tiek daug aukso?

Visatoje ar bent toje vietovėje, kurioje gyvename, yra per daug aukso. Galbūt tai nėra problema, nes auksą vertiname labai brangiai. Reikalas tas, kad niekas nežino, iš kur jis atsirado. Ir tai suintrigavo mokslininkus.

Kadangi susiformavimo metu Žemė buvo išlydyta, beveik visas tuo metu mūsų planetoje buvęs auksas tikriausiai nuskendo planetos šerdyje. Todėl manoma, kad didžioji dalis aukso rasta m Žemės pluta o mantija į Žemę buvo atnešta vėliau dėl asteroido smūgių per vėlyvąjį sunkųjį bombardavimą, maždaug prieš 4 mlrd.

Nė pavyzdys aukso telkinių Pietų Afrikos Witwatersrand baseine, turtingiausias žinomas išteklius auksas žemėje, atributas. Tačiau šiuo metu šiuo scenarijumi abejojama. Aukso turinčios Witwatersrand uolos (1) buvo sudaryti nuo 700 iki 950 milijonų metų iki smūgio Vredeforto meteoritas. Bet kokiu atveju tai tikriausiai buvo dar viena išorinė įtaka. Net jei manytume, kad auksas, kurį randame kriauklėse, yra iš vidaus, jis taip pat turi būti kažkur iš vidaus.

1. Pietų Afrikos Vitvatersrando baseino aukso turinčios uolienos.

Taigi iš kur atsirado visas mūsų auksas, o ne mūsų? Yra keletas kitų teorijų, susijusių su supernovų sprogimais, tokiais galingais, kad jie nuverčia žvaigždes. Deja, net ir tokie keisti reiškiniai nepaaiškina problemos.

o tai reiškia, kad to padaryti negalima, nors alchemikai bandė prieš daugelį metų. Gauk blizgus metalasseptyniasdešimt devyni protonai ir 90–126 neutronai turi būti sujungti, kad susidarytų vienalytis atomo branduolys. Šis . Toks susijungimas neįvyksta pakankamai dažnai arba bent jau ne mūsų artimiausioje kosminėje kaimynystėje, kad tai paaiškintų. milžiniškas aukso turtaskuriuos randame Žemėje ir viduje. Nauji tyrimai parodė, kad labiausiai paplitusios teorijos apie aukso kilmę, t.y. neutroninių žvaigždžių susidūrimai (2) taip pat nepateikia išsamaus atsakymo į jo turinio klausimą.

Auksas pateks į juodąją skylę

Dabar tai žinoma sunkiausi elementai susidaro, kai žvaigždžių atomų branduolius užfiksuoja molekulės, vadinamos neutronų. Daugumai senų žvaigždžių, įskaitant atrastas nykštukinės galaktikos iš šio tyrimo šis procesas vyksta greitai ir todėl vadinamas „r procesu“, kur „r“ reiškia „greitai“. Yra dvi nurodytos vietos, kur teoriškai vyksta procesas. Pirmasis potencialus šaltinis yra supernovos sprogimas, sukuriantis didelius magnetinius laukus – magnetinio sukimosi supernova. Antrasis yra prisijungimas arba susidūrimas dvi neutronines žvaigždes.

Žiūrėti produkciją sunkieji galaktikos elementai apskritai Kalifornijos technologijos instituto mokslininkai ištyrė keletą netoliese esančios nykštukinės galaktikos nuo Keck teleskopas įsikūręs Mauna Kea, Havajuose. Jie norėjo pamatyti, kada ir kaip susidarė sunkiausi galaktikos elementai. Šių tyrimų rezultatai suteikia naujų įrodymų tezei, kad dominuojantys procesų šaltiniai nykštukinėse galaktikose vyksta gana ilgą laiką. Tai reiškia, kad sunkieji elementai buvo sukurti vėliau Visatos istorijoje. Kadangi manoma, kad magnetinio sukimosi supernovos yra ankstesnės Visatos reiškinys, sunkiųjų elementų gamybos atsilikimas rodo, kad pagrindinis jų šaltinis yra neutroninių žvaigždžių susidūrimai.

Spektroskopiniai sunkiųjų elementų parašai2017 m. rugpjūtį elektromagnetinės observatorijos stebėjo neutroninių žvaigždžių susijungimo įvykį GW170817, įskaitant auksą, kai buvo patvirtinta, kad tai yra neutroninių žvaigždžių susiliejimas. Dabartiniai astrofiziniai modeliai rodo, kad vienas neutroninių žvaigždžių susijungimo įvykis sukuria nuo 3 iki 13 aukso masių. daugiau nei visas auksas žemėje.

Neutroninių žvaigždžių susidūrimai sukuria auksą, nes jie sujungia protonus ir neutronus į atomo branduolius, o susidariusius sunkiuosius branduolius išmeta į erdvė. Panašūs procesai, kurie papildomai suteiktų reikiamą aukso kiekį, galėtų vykti supernovos sprogimo metu. „Tačiau pakankamai masyvios žvaigždės, kad gamintų auksą tokio išsiveržimo metu, virsta juodosiomis skylėmis“, – „LiveScience“ aiškino Hertfordšyro universiteto (JK) astrofizikas Chiaki Kobayashi (3). Taigi įprastoje supernovoje auksas, net ir susidaręs, yra įsiurbiamas į juodąją skylę.

3. Chiaki Kobayashi iš Hertfordšyro universiteto

O kaip dėl šių keistų supernovų? Šio tipo žvaigždės sprogimas, vadinamas supernovos magnetorotacinė, labai reta supernova. Miršta žvaigždė jis taip greitai sukasi jame ir yra jo apsuptas stiprus magnetinis laukaskad sprogdamas apvirto savaime. Mirdama žvaigždė į kosmosą išleidžia baltus, karštus medžiagos čiurkšles. Kadangi žvaigždė yra apversta aukštyn kojomis, jos purkštukai pilni auksinių branduolių. Jau dabar auksą sudarančios žvaigždės yra retas reiškinys. Dar retesnės yra žvaigždės, kurios sukuria auksą ir paleidžia jį į kosmosą.

Tačiau, pasak mokslininkų, net neutroninių žvaigždžių ir magnetinio sukimosi supernovų susidūrimas nepaaiškina, iš kur mūsų planetoje atsirado tokia aukso gausa. „Neutronų žvaigždžių susijungimo nepakanka“, – sako jis. Kobayashi. "Ir, deja, net ir pridėjus šį antrą potencialų aukso šaltinį, šis skaičiavimas yra neteisingas."

Sunku tiksliai nustatyti, kaip dažnai mažytės neutroninės žvaigždės, kurios yra labai tankios senovės supernovų liekanos, susiduria viena su kita. Bet tai tikriausiai nėra labai įprasta. Mokslininkai tai pastebėjo tik vieną kartą. Apskaičiavimai rodo, kad jie nesusiduria pakankamai dažnai, kad būtų gautas rastas auksas. Tokios ponios išvados Kobayashi ir jo kolegos, kuriuos jie paskelbė 2020 m. rugsėjį „The Astrophysical Journal“. Tai ne pirmieji tokie mokslininkų atradimai, tačiau jo komanda surinko rekordinį kiekį tyrimų duomenų.

Įdomu tai, kad autoriai išsamiai paaiškina Visatoje randamų lengvesnių elementų kiekis, pavyzdžiui, anglis ¹²C, taip pat sunkesnis už auksą, pavyzdžiui, uranas ²³⁸U. Jų modeliuose tokių elementų, kaip stroncis, kiekius galima paaiškinti neutroninių žvaigždžių susidūrimu, o europio – magnetinio-sukimosi supernovų aktyvumu. Tai buvo elementai, kurie anksčiau mokslininkams keldavo sunkumų paaiškinant jų atsiradimo erdvėje proporcijas, tačiau auksas, o tiksliau jo kiekis, vis dar lieka paslaptimi.