Skąd się bierze złoto w kosmosie?
Astronomowie, odkryli, że eksplozja gwiazdy neutronowej o niskiej masie może być alternatywnym kosmicznym źródłem lantanowców i innych ciężkich pierwiastków, w tym metali szlachetnych, takich jak złoto i platyna.
Jak tłumaczą naukowcy, gwiazdy neutronowe są końcowymi etapami ewolucji gwiazd o masie od 10 do 25 razy większej niż Słońce. Po ostatecznej eksplozji, pozostawiają po sobie zwarty obiekt o masie porównywalnej do naszej gwiazdy i średnicy około 20 km. Tak zwarty obiekt jest wystarczająco stabilny, aby istnieć samodzielnie. Jednak w układzie podwójnym, interakcja z obiektem towarzyszącym może spowodować ich kolizję.
Gdy dwie gwiazdy neutronowe znajdują się wystarczająco blisko siebie, zdaniem badaczy łączą się i zderzają. Proces ten jest głównym źródłem lantanowców i ciężkich pierwiastków we Wszechświecie. Fuzja może stworzyć warunki (znane jako proces r) do syntezy metali takich jako złoto i platyna.
Tego rodzaju fuzja została po raz pierwszy zaobserwowana w 2017 roku. Naukowcy nie są jednak pewni czy tego rodzaju wydarzenia są wystarczającym wyjaśnieniem występowania ciężkich pierwiastków w skali kosmicznej.
Astronomowie zauważyli, że nawet bez bezpośredniej kolizji, pierwotna gwiazda neutronowa może tracić masę na rzecz swojego towarzysza poprzez siłę pływową. Modele teoretyczne przewidują, że po utracie wystarczającej masy obiekt tego typu staje się niestabilny, co wywołuje niekontrolowane pulsacje i późniejszą eksplozję.
Naukowcy z SUNY Polytechnic Institute i University of Hong Kong, zbadali czy tego rodzaju wydarzenia mogą syntetyzować porównywalne ciężkie pierwiastki, jak ma to miejsce w przypadku fuzji. Jak wskazują, istnieje bardzo niewiele wcześniejszych badań tego procesu, ponieważ modelowanie ich było trudne obliczeniowo. Obejmowało ono bardzo rozległe reakcje jądrowe i wymagało uwzględnienia ekstremalnego środowiska wokół gwiazdy neutronowej.
Astronomowie z powodzeniem pokonali barierę numeryczną i przeprowadził symulację przebiegu tych eksplozji. Aby upewnić się, że pierwiastki chemiczne są poprawnie obliczone, wykorzystanli dużą sieć jądrową obejmującą ponad 3 tysiące izotopów z najbardziej aktualną mikrofizyką. Ich zdaniem wyniki potwierdzają, że pojedyncza gwiazda neutronowa o niskiej masie jest niestabilna i może eksplodować, a skład chemiczny wyrzutu bardzo przypomina skład Słońca, zwłaszcza w przypadku ciężkich pierwiastków. Zdaniem naukowców, sugeruje to, że ten scenariusz może być kolejną ważną metodą wyjaśnienia rozkładu pierwiastków chemicznych we Wszechświecie. Badania zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal.
Jak wskazują astronomowie, symulacje rzucają światło na jedno z fundamentalnych pytań dotyczących Wszechświata: skąd pochodzą wszystkie pierwiastki chemiczne i jak kosmos ewoluował od wodoru i helu do różnorodności 118 pierwiastków. Lantanowce mają ścisły związek z nowoczesną technologią. Na przykład neodym jest głównym składnikiem do produkcji silnych magnesów. Ciężkie pierwiastki, w tym metale szlachetne, takie jak złoto i platyna, zapewne powstają w ten sposób.
Emil Gołoś
