Впечатление художника о слиянии двух нейтронных звёзд. Авторы и права: University of Warwick/Mark Garlick.
Вот в чём проблема: золото – это элемент, а это значит, что вы не можете получить его благодаря обычным химическим реакциям, хотя алхимики пытались сделать это веками. Для получения блестящего металла, вам нужно связать 79 протонов и 118 нейтронов вместе, чтобы сформировать единое атомное ядро. Это интенсивная реакция ядерного синтеза. Но такой интенсивный синтез не происходит достаточно часто, по крайней мере, поблизости, чтобы создать гигантский кладезь золота, который мы находим на Земле и в других местах Солнечной системы.
Новое исследование показало, что наиболее распространённый вариант происхождения золота – столкновения нейтронных звёзд – тоже не может объяснить его изобилие. Так откуда же золото? Есть и другие варианты, в том числе сверхновые. К сожалению, новое исследование показало, что даже такие странные явления не могут объяснить количество золота во Вселенной.
Столкновения нейтронных звёзд создают золото, на короткое время объединяя протоны и нейтроны в атомные ядра, а затем извергая эти тяжёлые ядра в космос.
“Обычные сверхновые не могут объяснить наличие всего золота во Вселенной, потому что звёзды, достаточно массивные, чтобы сплавить золото, становятся чёрными дырами при взрыве”, – сказала Чиаки Кобаяши, астрофизик из Университета Хартфордшира в Соединенном Королевстве, автор нового исследования.
И в случае обычной сверхновой всё золото поглощается чёрной дырой.
А что насчёт странных сверхновых? Этот тип взрыва звезды, так называемая магнитовращательная сверхновая, является “очень редкой и очень быстро вращающейся сверхновой.
Во время магнитовращательной сверхновой умирающая звезда вращается так быстро и подвергается воздействию таких сильных магнитных полей, что при взрыве выворачивается наизнанку. Погибая, звезда запускает в космос раскалённые добела струи вещества. А поскольку звезда вывернута наизнанку, её струи забиты ядрами золота. Звёзды, которые вообще сплавляют золото, встречаются редко. Звёзды, которые сплавляют золото, а затем выбрасывают его в космос, встречаются ещё реже.
Художественная иллюстрация сверхновой. Авторы и права: NASA / CXC / M. Weiss / University of California, Berkeley / N. Smith et al / Lick Observatory / J. Bloom & C. Hansen.
Но даже нейтронные звёзды плюс магнитовращательные сверхновые звёзды вместе не могут объяснить золотое изобилие Земли, как выяснили Кобаяши и её коллеги.
“В этом вопросе есть два пункта”, – сказала она. “Первый: слияний нейтронных звёзд недостаточно. Второй: даже со вторым источником мы всё ещё не можем объяснить наблюдаемое количество золота”.
По её словам, прошлые исследования подтвердили, что столкновения нейтронных звёзд вызывают золотой дождь. Но эти исследования не учитывали редкость этих столкновений. Трудно точно оценить, как часто крошечные нейтронные звёзды – сами по себе сверхплотные остатки древних сверхновых – сталкиваются друг с другом. Это происходит очень редко: учёные видели, как это происходило только однажды. Кобаяши и её соавторы обнаружили, что даже приблизительные оценки показывают, что они не сталкиваются достаточно часто, чтобы произвести всё золото, обнаруженное в Солнечной системе.
“Эта статья не первая, в которой предполагается, что столкновений нейтронных звёзд недостаточно для объяснения изобилия золота”, – сказал Ян Родерер, астрофизик из Мичиганского университета, который ищет следы редких элементов в далеких звёздах.
Но новая статья Кобаяши и её коллег, опубликованная 15 сентября в The Astrophysical Journal, имеет одно большое преимущество: она чрезвычайно точная. Исследователи собрали огромное количество данных и включили их в надёжные модели эволюции галактики и производства новых химических элементов.
“В документе есть ссылки на 341 другую публикацию, что примерно в три раза больше, чем в типичных статьях в The Astrophysical Journal в наши дни”, – сказал Родерер.
По его словам, собрать все эти данные – это “титанический труд”.
Используя этот подход, авторы смогли объяснить образование атомов углерода (шесть протонов и шесть нейтронов) и урана (92 протона и 146 нейтронов). По словам Родерера, это впечатляющий диапазон, охватывающий элементы, которые обычно игнорируются в подобных исследованиях.
Возможно, столкновения нейтронных звёзд приносят больше золота, чем предполагают существующие модели. В любом случае астрофизикам предстоит проделать ещё много работы, прежде чем они смогут объяснить, откуда взялось это украшение.
Источник: universetoday.ru
