Адкуль у вядомай Сусвету столькі золата?

У Сусвеце занадта шмат золата ці, прынамсі, у раёне, дзе мы жывем. Магчыма, гэта не праблема, таму што мы вельмі шануем золата. Справа ў тым, што ніхто не ведае, адкуль ён узяўся. І гэта інтрыгуе вучоных.

Паколькі Зямля была расплаўлена ¢ той час, калі яна была сфарміравана, амаль усё якое было на нашай планеце золата ў той час напэўна пагрузілася ў ядро ​​планеты. Таму мяркуецца, што большая частка золата, знойдзенага ў зямная кара а мантыя была дастаўлена на Зямлю пазней, у выніку ўдараў астэроідаў падчас позняй цяжкай бамбардзіроўкі, каля 4 мільярдаў гадоў таму.

На прыкладзе радовішчы золата ў басейне Вітватэрсранд у Паўднёвай Афрыцы, самы багаты рэсурс з вядомых золата на Зямлі, атрыбут. Аднак гэты сцэнар у цяперашні час падвяргаецца сумневу. Залатаносныя пароды Вітватэрсранда (1) былі складзеныя паміж 700 і 950 мільёнамі гадоў да ўдару метэарыту Шкодэфарту. У любым выпадку, верагодна, гэта было яшчэ адно вонкавае ўздзеянне. Нават калі мы выкажам здагадку, што золата, якое мы знаходзім у ракавінах, зыходзіць знутры, яно таксама павінна было з'явіцца аднекуль знутры.

1. Залатаносныя пароды басейна Вітватэрсранд у Паўднёвай Афрыцы.

Дык адкуль першапачаткова ўсё наша золата і не наша? Існуе некалькі іншых тэорый, звязаных з выбухамі звышновых, настолькі моцнымі, што зоркі перакульваюцца. Нажаль, нават такія дзіўныя з'явы не тлумачаць праблему.

што азначае, што гэта немагчыма зрабіць, хаця алхімікі спрабавалі шмат гадоў таму. Атрымаць бліскучы метал90 пратонаў і ад 126 да XNUMX нейтронаў павінны быць звязаныя разам, каб сфармаваць аднастайнае атамнае ядро. Гэта. Такое зліццё адбываецца недастаткова часта ці, прынамсі, не ў нашых бліжэйшых касмічных наваколлях, каб растлумачыць гэта. гіганцкае багацце золатаякія мы знаходзім на Зямлі і ў. Новыя даследаванні паказалі, што самыя распаўсюджаныя тэорыі паходжання золата, г.зн. сутыкненні нейтронных зорак (2), таксама не даюць вычарпальнага адказу на пытанне аб яго змесце.

Золата ўпадзе ў чорную дзірку

Цяпер вядома, што самыя цяжкія элементы утвараюцца, калі ядры атамаў у зорках захопліваюць малекулы, званыя нейтронамі. Для большасці старых зорак, у тым ліку знойдзеных у карлікавыя галактыкі з гэтага даследавання працэс адбываецца хутка і таму называецца "r-працэсам", дзе "r" азначае "хуткі". Ёсць два выдзеленых месцы, дзе тэарэтычна адбываецца працэс. Першы патэнцыйны ачаг - выбух звышновай, які стварае вялікія магнітныя палі - магнитовращательная звышновая. Другі - далучэнне або сутыкненне дзве нейтронныя зоркі.

Паглядзець на вытворчасць цяжкія элементы ў галактыках у цэлым навукоўцы Каліфарнійскага тэхналагічнага інстытута за апошнія гады вывучылі некалькі бліжэйшыя карлікавыя галактыкі ад тэлескоп Кека размешчаны на Маўна-Кеа, Гаваі. Яны хацелі ўбачыць, калі і як утварыліся самыя цяжкія элементы ў галактыках. Вынікі гэтых даследаванняў даюць новыя доказы тэзы аб тым, што дамінантныя крыніцы працэсаў у карлікавых галактыках узнікаюць у адносна працяглых часавых маштабах. Гэта азначае, што цяжкія элементы былі створаны пазней у гісторыі Сусвету. Паколькі магнитовращательные звышновыя лічацца з'явай больш ранняга Сусвету, адставанне ў вытворчасці цяжкіх элементаў паказвае на сутыкненні нейтронных зорак як на іх асноўную крыніцу.

Спектраскапічныя прыкметы цяжкіх элементаў, уключаючы золата, назіраліся ў жніўні 2017 года электрамагнітнымі абсерваторыямі ў падзеі зліцця нейтронных зорак GW170817 пасля таго, як гэтая падзея была пацверджана як зліццё нейтронных зорак. Бягучыя астрафізічныя мадэлі мяркуюць, што адна падзея зліцця нейтронных зорак генеруе ад 3 да 13 мас золата. больш, чым усё золата Зямлі.

Сутыкненні нейтронных зорак ствараюць золата, таму што яны аб'ядноўваюць пратоны і нейтроны ў атамныя ядры, а затым выкідваюць атрыманыя цяжкія ядры ў касмічная прастора. Падобныя працэсы, якія ў дадатак забяспечылі б патрэбную колькасць золата, маглі адбывацца пры выбухах звышновых. "Але зоркі, дастаткова масіўныя, каб вырабіць золата пры такім вывяржэнні, ператвараюцца ў чорныя дзіркі", – растлумачыў LiveScience Чыакі Кабаяшы (3), астрафізік з Універсітэта Хартфардшыра ў Вялікабрытаніі і вядучы аўтар апошняга даследавання па гэтым пытанні. Такім чынам, у звычайнай звышновай золата, нават калі яно ўтворыцца, засмоктваецца ў чорную дзірку.

3. Чыякі Кабаяшы з Універсітэта Хартфардшыра

А як наконт гэтых дзіўных звышновых зорак? Гэты тып выбуху зоркі, так званы звышновая магнітаратацыйная, вельмі рэдкая звышновая. Якая памірае зорка ён так хутка круціцца ў ім і акружаны ім моцнае магнітнае полешто ён перавярнуўся сам па сабе, калі ўзарваўся. Калі яна памірае, зорка выпускае ў космас белыя гарачыя бруі матэрыі. Паколькі зорка вывернута навыварат, яе бруі поўныя залатых ядраў. Ужо зараз зоркі, з якіх складаецца золата, уяўляюць сабой рэдкую з'яву. Яшчэ радзей сустракаюцца зоркі, якія ствараюць золата і якія запускаюць яго ў космас.

Аднак, па меркаванні даследнікаў, нават сутыкненне нейтронных зорак і магнитовращательных звышновых не тлумачыць, адкуль узялося такое багацце золата на нашай планеце. "Зліцця нейтронных зорак недастаткова", – кажа ён. Кабаяшы. «І, нажаль, нават з даданнем гэтай другой патэнцыйнай крыніцы золата гэты разлік няслушны».

Цяжка дакладна вызначыць, як часта малюсенькія нейтронныя зоркі, якія ўяўляюць сабой вельмі шчыльныя рэшткі старажытных звышновых, сутыкаюцца адзін з адным. Але гэта, напэўна, не вельмі распаўсюджана. Навукоўцы назіралі гэта толькі адзін раз. Ацэнкі паказваюць, што яны не сутыкаюцца дастаткова часта, каб вырабіць знойдзенае золата. Такія высновы жанчыны Кабаяшы і яго калег, якія яны апублікавалі ў верасні 2020 года ў часопісе "The Astrophysical Journal". Гэта не першыя падобныя высновы вучоных, але яго каманда сабрала рэкордную колькасць гэтых даследаванняў.

Цікава, што аўтары даволі падрабязна тлумачаць колькасць лягчэйшых элементаў, якія сустракаюцца ў Сусвеце, напрыклад вуглярод ¹²C, а таксама цяжэй золата, напрыклад урана ²³⁸U. У іх мадэлях можна растлумачыць колькасці такога элемента, як стронцый, сутыкненнем нейтронных зорак, а еўрапія актыўнасцю магнитовращательных звышновых. Гэта былі элементы, якія раней выклікалі ў навукоўцаў цяжкасці пры тлумачэнні прапорцый іх встречаемості ў космасе, але золата, дакладней, яго колькасць, да гэтага часу застаецца загадкай.