Virpuļojošās “Collapsar” zvaigznes deva Visumam zeltu

Habla kosmiskā teleskopa attēls no Krabja miglāja, slavenā un labi pētītā supernovas paliekas. (Attēla kredīts: NASA, ESA un Allison Loll / Jeff Hester (Arizonas štata universitāte). Atzinība: Davide De Martin (ESA / Habla))

Lielākā daļa Visuma zelta, urāna un citu smago elementu rodas no strauji virpuļojošām sabrukušām zvaigznēm, atklāj jauns pētījums.

Trīs visvieglākie Visuma elementi - ūdeņradis, hēlijs un litijs - ir dzimuši Kosmosa pirmajos brīžos, tikai minūti pēc Lielā sprādziena. Elementi līdz dzelzs uz periodiskās tabulas galvenokārt tika kalti vēlāk, zvaigžņu serdeņos.

Tomēr veids, kā periodiskajā tabulā tika izveidoti elementi, kas ir smagāki par dzelzi, piemēram, zelts un urāns, ir bijis sen noslēpums. Iepriekšējie pētījumi ieteica galveno pavedienu: atomu kodoli bieži bija nepieciešami, lai ātri absorbētu neitronus-parādība, kas īsumā pazīstama kā “r-process”.

Saistīts: Visums: Lielais sprādziens līdz šim 10 vienkāršos soļos

“Man ir aizraujoši, ka pat šogad, kad mēs svinam 150. gadadienu periodiskā tabula , vēl joprojām ir tik daudz, ka mēs īsti nesaprotam, kā tiek radīti Visuma smagie elementi, ”guesswhozoo.com pastāstīja pētījuma vadošais autors Daniels Zīgels, teorētiskais fiziķis no Perimetra teorētiskās fizikas institūta Vaterlo, Kanādā. Šie elementi ietver 'zeltu un platīnu un retzemju elementus mūsu portatīvajā elektronikā', viņš teica.

2017. gadā, izmantojot viļņus telpas un laika audumā, kas tika atklāti, izmantojot LIGO un Jaunavas gravitācijas viļņu observatorijas, astronomi atklāja neitronu zvaigžņu sadursme . Tie ir īpaši blīvi neitroniem bagāti lielo zvaigžņu līķi, kas gāja bojā katastrofālos sprādzienos, kas pazīstami kā supernovas. Gravitācijas viļņu atklājums lika pētniekiem domāt, ka lielākā daļa r-procesa elementu ir kalti materiāla kokonos neitronu zvaigžņu apvienošanās .

Neitronu zvaigžņu sadursme, ko pētnieki atklāja 2017. gadā, izraisīja melno caurumu. Iepriekšējie pētījumi liecināja, ka dominējošais r-procesa elementu avots no šīs apvienošanās bija gružu uzkrāšanās disks, kas izveidojās ap melno caurumu.

'Mēs uzreiz sapratām, ka to pašu fiziku var atrast ap pilnīgi atšķirīgām astrofiziskām sistēmām,' sacīja Zīgels.

Pētnieki izstrādāja uzkrāšanās disku datorsimulācijas, kas, domājams, veidosies ap sabrukušiem, strauji rotējošām masīvām zvaigznēm, kuru nāves rezultātā rodas supernovas un melnie caurumi.

'Mēs atklājam, ka šajos uzkrāšanās diskos ap tikko dzimušo melno caurumu cirkulē daudz materiālu,' sacīja Zīgels. Šajos neticami karstajos, blīvajos, iekšējos šo uzkrāšanās disku reģionos tādas daļiņas kā elektroni, pozitroni un neitrīni mijiedarbojas tā, ka protoni pārvēršas neitronos, radot sākotnējos apstākļus, kas nepieciešami smago elementu, piemēram, zelta un platīns, - viņš teica.

Collapsars ir retāk nekā neitronu zvaigžņu apvienošanās. Tomēr lielāks materiāla daudzums, ko izstumj atloki, nozīmē, ka tie izstumj vairāk r-procesa elementu nekā neitronu zvaigžņu sadursmes, sacīja pētnieki.

'Mūsu pētījums atklāj, ka kolpiem vajadzētu ražot vismaz 80% no mūsu galaktikas smago elementu satura,' sacīja Zīgels. 'Gandrīz 20% nāktu no neitronu zvaigžņu apvienošanās.'

Nākotnē pētnieki vēlas izpētīt, kā elementi tiek veidoti cita veida akrecijas diskos, piemēram, supernovās, kas rodas spēcīgi magnetizētu zvaigžņu dēļ, sacīja Zīgels. 'Mēs arī vēlamies izpētīt mūsu darba kosmoloģiskās sekas - ko mūsu rezultāti liecina par galaktiku ķīmisko attīstību un montāžu,' viņš piebilda.

Zīgels un viņa kolēģi Dženifera Bārnsa un Braiens Metgers Kolumbijas universitātē Ņujorkā sīki izklāstīja savus secinājumus tiešsaistē 8. maijā žurnālā Nature.

Sekojiet Čārlzam Č.Čoim Twitter @cqchoi . Sekojiet mums Twitter @Spacedotcom vai Facebook .