Miks on teadaolevas universumis nii palju kulda?

Universumis või vähemalt selles piirkonnas, kus me elame, on liiga palju kulda. Võib-olla pole see probleem, sest hindame kulda väga kõrgelt. Asi on selles, et keegi ei tea, kust see tuli. Ja see intrigeerib teadlasi.

Kuna maa oli selle tekkimise ajal sula, peaaegu kogu kuld tol ajal meie planeedil sukeldus ilmselt planeedi tuuma. Seetõttu eeldatakse, et suurem osa kullast leiti aastal maapõue ja vahevöö toodi Maale hiljem hilise raskepommitamise ajal, umbes 4 miljardit aastat tagasi, asteroidi kokkupõrgete tõttu.

Aga näide kullamaardlad Witwatersrandi basseinis Lõuna-Aafrikas, rikkaim teadaolev ressurss kuld maa peal, atribuut. See stsenaarium on aga praegu kahtluse alla seatud. Witwatersrandi kulda kandvad kivid (1) olid virnastatud 700–950 miljonit aastat enne kokkupõrget Vredeforti meteoriit. Igal juhul oli see ilmselt järjekordne välismõju. Isegi kui eeldame, et kuld, mille me karpides leiame, tuleb seestpoolt, peab see olema ka kuskilt seest.

1. Lõuna-Aafrika Witwatersrandi basseini kuldsed kivimid.

Kust tuli siis kogu meie kuld ja mitte meie oma? Supernoova plahvatuste kohta, mis on nii võimsad, et tähed kukuvad ümber, on veel mitmeid teooriaid. Kahjuks ei selgita isegi sellised kummalised nähtused probleemi.

mis tähendab, et seda on võimatu teha, kuigi alkeemikud proovisid palju aastaid tagasi. Hangi läikiv metallseitsekümmend üheksa prootonit ja 90–126 neutronit peavad olema omavahel seotud, et moodustada ühtlane aatomituum. See on . Sellist ühinemist ei toimu piisavalt sageli või vähemalt mitte meie vahetus kosmilises naabruses, et seda selgitada. hiiglaslik kullarikkusmida leiame Maalt ja sees. Uued uuringud on näidanud, et levinumad kulla päritolu teooriad, s.o. neutrontähtede kokkupõrked (2) ei anna samuti ammendavat vastust küsimusele selle sisu kohta.

Kuld kukub musta auku

Nüüd on see teada kõige raskemad elemendid tekkis siis, kui tähtede aatomite tuumad püüavad molekule nn neutronid. Enamiku vanade tähtede jaoks, sealhulgas nende jaoks, mis on leitud kääbusgalaktikad sellest uuringust lähtudes on protsess kiire ja seetõttu nimetatakse seda "r-protsessiks", kus "r" tähistab "kiire". Protsess teoreetiliselt toimub kahes kohas. Esimene potentsiaalne fookus on supernoova plahvatus, mis tekitab suuri magnetvälju – magnetorotatsiooniline supernoova. Teine on liitumine või kokkupõrge kaks neutrontähte.

Vaata tootmist rasked elemendid galaktikates Üldiselt on California Tehnoloogiainstituudi teadlased viimastel aastatel uurinud mitmeid lähimad kääbusgalaktikad pärit Keka teleskoop asub Mauna Keas, Hawaiil. Nad tahtsid näha, millal ja kuidas tekkisid galaktikate raskeimad elemendid. Nende uuringute tulemused annavad uusi tõendeid väitele, et kääbusgalaktikate domineerivad protsesside allikad tekivad suhteliselt pika aja jooksul. See tähendab, et rasked elemendid loodi hiljem universumi ajaloos. Kuna magnetorotatsioonilisi supernoovasid peetakse varasema universumi nähtuseks, viitab raskete elementide tootmise mahajäämus nende peamise allikana neutrontähtede kokkupõrgetele.

Raskete elementide spektroskoopilised märgid, sealhulgas kulda, täheldasid elektromagnetilised vaatluskeskused 2017. aasta augustis neutrontähtede ühinemise sündmuses GW170817 pärast seda, kui sündmus kinnitati neutrontähtede ühinemisena. Praegused astrofüüsikalised mudelid näitavad, et ühe neutrontähe ühinemise sündmus tekitab 3–13 massi kulda. rohkem kui kogu kuld maa peal.

Neutrontähtede kokkupõrked loovad kulla, sest nad ühendavad prootonid ja neutronid aatomituumadeks ning seejärel väljutavad saadud rasked tuumad ruumi. Sarnased protsessid, mis lisaks tagaksid vajaliku koguse kulda, võivad toimuda ka supernoova plahvatuste ajal. "Kuid piisavalt massiivsed tähed, et sellise purske korral kulda toota, muutuvad mustadeks aukudeks," ütles Ühendkuningriigi Hertfordshire'i ülikooli astrofüüsik ja viimase selleteemalise uuringu juhtiv autor Chiaki Kobayashi (3) LiveScience'ile. Nii et tavalises supernoovas imetakse kuld, isegi kui see on tekkinud, musta auku.

3. Chiaki Kobayashi Hertfordshire'i ülikoolist

Aga nende kummaliste supernoovadega? Seda tüüpi täheplahvatus, nn supernoova magnetorotatsiooniline, väga haruldane supernoova. surev täht ta keerleb selles nii kiiresti ja on sellest ümbritsetud tugev magnetväliet see plahvatades ise ümber läks. Kui täht sureb, laseb täht kosmosesse kuumad valged ainejoad. Kuna täht on tagurpidi pööratud, on selle joad täis kuldseid südamikke. Ka praegu on kulda moodustavad tähed haruldane nähtus. Veelgi haruldasemad on tähed, kes loovad kulda ja viivad seda kosmosesse.

Teadlaste sõnul ei seleta aga isegi neutrontähtede ja magnetorotatsiooniliste supernoovade kokkupõrge, kust selline kullarohkus meie planeedile tuli. "Neutrontähtede ühinemisest ei piisa," ütleb ta. Kobayashi. "Ja kahjuks, isegi kui see teine ​​​​potentsiaalne kullaallikas on lisatud, on see arvutus vale."

Raske on täpselt kindlaks teha, kui sageli pisikesed neutrontähed, mis on iidsete supernoovade väga tihedad jäänused, põrkuvad omavahel. Kuid see pole ilmselt väga levinud. Teadlased on seda täheldanud vaid korra. Hinnangud näitavad, et need ei põrka leitud kulla saamiseks piisavalt sageli kokku. Need on daami järeldused Kobayashi ja tema kolleegid, mille nad avaldasid 2020. aasta septembris ajakirjas The Astrophysical Journal. Need ei ole teadlaste esimesed sellised avastused, kuid tema meeskond on kogunud rekordiliselt palju uurimisandmeid.

Huvitaval kombel selgitavad autorid üsna üksikasjalikult universumis leiduvate kergemate elementide hulk, nagu süsinik ¹²C ja ka kullast raskemad, näiteks uraan ²³⁸U. Nende mudelites saab sellise elemendi nagu strontsiumi koguseid seletada neutrontähtede kokkupõrkega ja euroopiumi koguseid magnetorotatsiooniliste supernoovade aktiivsusega. Need olid elemendid, mille kohta teadlastel oli varem raskusi nende kosmoses esinemise proportsioonide selgitamisega, kuid kuld või õigemini selle kogus on endiselt mõistatus.