W najmniej oczekiwanym miejscu we wszechświecie odkryto nowe źródło złota – naucz mnie o nauce

Złoto jest jednym z najbardziej pożądanych metali na świecie, ale jego produkcja z metali ciężkich, takich jak złoto, tor i uran, wymaga aktywnych warunków, takich jak eksplozje gwiazd lub zderzenia między gwiazdami neutronowymi. Oznacza to, że wszystkie ciężkie pierwiastki na Ziemi powstały w ekstremalnych warunkach w środowiskach astrofizycznych.

Dzisiaj astrofizycy nie do końca rozumieją, jak powstają pierwiastki cięższe od żelaza. Badaczy intryguje pytanie, które z tych astrofizycznych zdarzeń stwarzają odpowiednie warunki do powstawania ciężkich pierwiastków. niespodzianki, Nowe badanie Pokazuje, że pierwiastki te mogą tworzyć się w dyskach akrecyjnych czarnej dziury.

Dysk akrecyjny nazywa się kołowym chaosem otaczającym noworodkową aktywną czarną dziurę, gdy pochłania ona pył i gaz z otaczającej go przestrzeni. W tych trudnych warunkach wysoki wskaźnik emisji neutrin powinien ułatwić konwersję protonów w neutrony, co może prowadzić do wzrostu tych ostatnich, co jest potrzebne tylko w procesie wytwarzania ciężkich pierwiastków.

„W naszym badaniu po raz pierwszy systematycznie badaliśmy współczynniki konwersji neutronów i protonów w dużej liczbie konfiguracji dysków przy użyciu złożonych symulacji komputerowych i odkryliśmy, że dyski są bardzo bogate w neutrony, o ile spełnione są określone warunki”. wyjaśnić Dr Oliver Just z Grupy Astrofizyki Relatywistycznej w Dziale Badań Teorii GSI.

tylko powiedz To: Czynnikiem decydującym jest całkowita masa dysku. „Im większy dysk, tym więcej neutronów, które tworzą protony przez wychwytywanie elektronów pod wpływem emisji neutrin, i są dostępne do syntezy ciężkich pierwiastków w procesie r”.

Wręcz przeciwnie, jeśli masa dysku jest bardzo duża, reakcja odwrotna odgrywa ważniejszą rolę, tak że neutrina są w większym stopniu odzyskiwane przez neutrina przed opuszczeniem dysku. Neutrina te zamieniają się z powrotem w protony, co utrudnia szybkie wychwytywanie neutronów lub proces r.

Badanie wskazuje, że optymalna masa dysku, aby stać się fabryką złota i innych ciężkich materiałów, waha się między 0,01 a 0,1 mas Słońca. Ponieważ obecnie nie jest jasne, czy i jak często te dyski akumulacyjne występują w układach zapadniętych, badania są nadal niejednoznaczne.

„Te dane są obecnie niewystarczające. Ale dzięki akceleratorom nowej generacji, takim jak Proton and Ion Research Facility (FAIR), będzie można mierzyć je z niespotykaną dotąd dokładnością w przyszłości.” Powiedział Astrofizyk Andreas Bauswein z Centrum Badań Ciężkich Jonów GSI Helmholtz.

Wiadomo, że wewnątrz gwiazd powstają duże ilości pierwiastków, ale kiedy przechodzimy na pierwiastki cięższe od żelaza, uciekamy się do dosłownie katastrofalnych wydarzeń. Najniebezpieczniejsze wydarzenia mają miejsce podczas narodzin czarnych dziur. Jednak astrofizycy nie są pewni, jakie faktycznie panują warunki, z wyjątkiem względnego wkładu tych warunków w ogólną obfitość ciężkich pierwiastków we wszechświecie.

Zespół wykonał dużo pracy, wykorzystując symulacje, aby ustalić, czy rzeczywiście tak jest. Moglibyśmy retorycznie nazwać to magicznym momentem, w którym astrofizyka i informatyka łączą się, aby prześledzić historię rzeczy, które nas dzisiaj łączy, ale jak widzieliśmy, ma ona swoje początki w wydarzeniach kosmicznych, w których zawiera również egzotyczne czarne dziury.

Wyszukiwanie zostało opublikowane w Comiesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.