Miért van annyi arany az ismert univerzumban?

Túl sok arany van az univerzumban, vagy legalábbis azon a területen, ahol élünk. Talán ez nem probléma, mert az aranyat nagyon értékeljük. A helyzet az, hogy senki sem tudja, honnan jött. És ez felkelti a tudósok érdeklődését.

Mivel a föld keletkezésekor megolvadt, akkoriban bolygónkon szinte az összes arany a bolygó magjába merült. Ezért feltételezhető, hogy a legtöbb aranyat a földkéreg a köpenyt pedig később aszteroida becsapódások hozták a Földre a késői nehézbombázás során, körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt.

Nem példa aranylelőhelyek a dél-afrikai Witwatersrand-medencében, az ismert leggazdagabb erőforrás arany a földön, tulajdonság. Ezt a forgatókönyvet azonban jelenleg megkérdőjelezik. A Witwatersrand aranytartalmú sziklái (1) 700 és 950 millió évvel a becsapódás előtt halmozódtak fel a Vredefort meteorit. Mindenesetre valószínűleg egy másik külső hatás volt. Még ha feltételezzük is, hogy a kagylókban talált arany belülről származik, akkor is valahonnan belülről kell származnia.

1. A dél-afrikai Witwatersrand-medence aranytartalmú kőzetei.

Tehát honnan származik az összes aranyunk, és nem a miénk? Számos más elmélet is létezik a szupernóva-robbanásokról, amelyek olyan erősek, hogy a csillagok felborulnak. Sajnos még az ilyen furcsa jelenségek sem magyarázzák meg a problémát.

ami azt jelenti, hogy lehetetlen megtenni, bár az alkimisták sok évvel ezelőtt próbálkoztak. Kap fényes fémhetvenkilenc protont és 90-126 neutront kell egymáshoz kötni, hogy egységes atommagot képezzenek. Ez . Egy ilyen egyesülés nem fordul elő elég gyakran, vagy legalábbis nem a közvetlen kozmikus szomszédságunkban, hogy megmagyarázza. gigantikus aranyvagyonamelyet a Földön és benne találunk. Új kutatások kimutatták, hogy az arany eredetére vonatkozó legelterjedtebb elméletek, i.e. neutroncsillagok ütközései (2) szintén nem adnak kimerítő választ a tartalmának kérdésére.

Az arany beleesik a fekete lyukba

Most már ez is ismert a legnehezebb elemeket akkor keletkezik, amikor a csillagok atommagjai elkapják az úgynevezett molekulákat neutronok. A legtöbb régi csillaghoz, beleértve a bennük találhatóakat is törpe galaxisok ebből a tanulmányból a folyamat gyors, ezért "r-folyamatnak" nevezik, ahol az "r" a "gyors" rövidítése. Két kijelölt hely van, ahol elméletileg a folyamat végbemegy. Az első potenciális fókusz egy szupernóva-robbanás, amely nagy mágneses tereket hoz létre - egy magnetorotációs szupernóva. A második a csatlakozás vagy ütközés két neutroncsillag.

Tekintse meg a termelést nehéz elemek a galaxisokban Általánosságban elmondható, hogy a Kaliforniai Műszaki Egyetem tudósai az elmúlt években több vizsgálatot is végeztek a legközelebbi törpegalaxisok -tól Keka távcső található Mauna Kea, Hawaii. Azt akarták látni, mikor és hogyan keletkeztek a galaxisok legnehezebb elemei. E vizsgálatok eredményei új bizonyítékot szolgáltatnak arra a tézisre, miszerint a törpegalaxisokban a folyamatok domináns forrásai viszonylag hosszú időtávon keletkeznek. Ez azt jelenti, hogy a nehéz elemek később keletkeztek az univerzum történetében. Mivel a magnetorotációs szupernóvákat a korábbi univerzum egyik jelenségének tekintik, a nehéz elemek képződésének elmaradása a neutroncsillagok ütközésére utal, mint fő forrásként.

Nehéz elemek spektroszkópiai jelei2017 augusztusában elektromágneses obszervatóriumok figyelték meg a GW170817 neutroncsillag-összeolvadási eseményt, beleértve az aranyat is, miután az eseményt neutroncsillag-összeolvadásként igazolták. A jelenlegi asztrofizikai modellek azt sugallják, hogy egyetlen neutroncsillag egyesülése 3 és 13 tömeg közötti aranyat eredményez. több, mint az összes arany a földön.

A neutroncsillagok ütközései aranyat hoznak létre, mert protonokat és neutronokat egyesítenek atommagokká, majd a keletkező nehéz atommagokat a hely. Hasonló folyamatok, amelyek ráadásul biztosítanák a szükséges mennyiségű aranyat, a szupernóva-robbanások során is előfordulhatnak. „Azonban a csillagok, amelyek elég masszívak ahhoz, hogy aranyat termeljenek egy ilyen kitörés során, fekete lyukakká válnak” – mondta Chiaki Kobayashi (3), a brit Hertfordshire-i Egyetem asztrofizikusa, a témával foglalkozó legújabb tanulmány vezető szerzője a LiveScience-nek. Tehát egy közönséges szupernóvában az arany, még ha keletkezik is, beszívódik a fekete lyukba.

3. Chiaki Kobayashi a Hertfordshire-i Egyetemről

Mi a helyzet azokkal a furcsa szupernóvákkal? Az ilyen típusú csillagrobbanás, az ún szupernóva magnetorotációs, egy nagyon ritka szupernóva. haldokló csillag olyan gyorsan pörög benne és körülveszi erős mágneses térhogy felrobbantásakor magától felborult. Amikor meghal, a csillag forró, fehér anyagsugarat bocsát ki az űrbe. Mivel a csillag kifelé van fordítva, a sugarai tele vannak aranymaggal. Az aranyat alkotó csillagok még most is ritka jelenségek. Még ritkábbak azok a csillagok, amelyek aranyat hoznak létre és bocsátanak ki az űrbe.

A kutatók szerint azonban még a neutroncsillagok és a magnetorotációs szupernóvák ütközése sem magyarázza meg, honnan származik bolygónkon ekkora mennyiségű arany. „A neutroncsillagok egyesítése nem elegendő” – mondja. Kobayashi. "És sajnos ez a számítás téves, még ha ehhez a második potenciális aranyforráshoz is hozzáadunk."

Nehéz pontosan meghatározni, milyen gyakran apró neutroncsillagok, amelyek az ősi szupernóvák nagyon sűrű maradványai, ütköznek egymással. De ez valószínűleg nem túl gyakori. A tudósok ezt csak egyszer figyelték meg. Becslések szerint nem ütköznek össze elég gyakran ahhoz, hogy előállítsák a talált aranyat. Ezek a hölgy következtetései Kobayashi és kollégái, amelyet 2020 szeptemberében tettek közzé a The Astrophysical Journalban. A tudósok nem ezek az első ilyen megállapítások, de csapata rekord mennyiségű kutatási adatot gyűjtött össze.

Érdekes módon a szerzők részletesen kifejtik az univerzumban található könnyebb elemek mennyisége, mint például a szén ¹²C, és az aranynál is nehezebb, mint például az urán ²³⁸U. Modelleikben az olyan elem mennyiségét, mint a stroncium, a neutroncsillagok ütközésével, az európium mennyisége pedig a magnetorotációs szupernóvák aktivitásával magyarázható. Ezek voltak azok az elemek, amelyekkel a tudósok nehezen tudták megmagyarázni az űrben való előfordulásuk arányait, de az arany, pontosabban annak mennyisége még mindig rejtély.