Найден источник золота во Вселенной

Одна из величайших загадок современной астрофизики – происхождение тяжелых элементов, таких как золото, серебро и платина, которые появились во Вселенной после Большого взрыва.

Недавно международная группа астрофизиков, вооружившись архивными данными космических телескопов NASA и ESA, собранными за два десятилетия, кажется, нашла источник этих элементов.



Загадка Вселенной

Дело в том, что в ранней Вселенной, вскоре после Большого взрыва, существовали лишь самые легкие элементы – водород, гелий и незначительное количество лития. Более тяжелые элементы, вплоть до железа, синтезировались в недрах звезд в ходе термоядерных реакций. Однако вопрос о том, как возникли и распространились по космосу первые элементы тяжелее железа, долгое время оставался одной из самых интригующих и нерешенных головоломок науки о Вселенной.


Золотые “фабрики”

Изучив колоссальный объем архивных наблюдений, полученных космическими обсерваториями, ученые неожиданно обнаружили свидетельства того, что гигантские вспышки, происходящие на магнетарах, могут быть мощным источником тяжелых элементов. По расчетам авторов работы, эти колоссальные космические события могли произвести от 1 до 10 процентов всех тяжелых элементов, присутствующих в нашей галактике Млечный Путь. Учитывая, что магнетары существовали уже на ранних этапах эволюции Вселенной, это открытие предполагает, что первое золото могло образоваться именно в результате этих космических катаклизмов.


Гигантские вспышки

Следует пояснить, что магнетары представляют собой нейтронные звезды – сверхплотные остатки массивных звезд, завершивших свою эволюцию. При этом они обладают невероятно мощным магнитным полем, в триллионы раз превосходящим магнитное поле Земли. На поверхности магнетаров могут происходить так называемые звездотрясения, сопровождающиеся разрушением коры и колоссальными выбросами энергии в виде мощных всплесков излучения, известных как гигантские вспышки магнетаров.

За всю историю астрономических наблюдений в нашей Галактике и близлежащем Большом Магеллановом Облаке было зарегистрировано всего три таких вспышки, а за их пределами – семь. Автор исследования Анирудх Патель и его коллеги выдвинули смелую гипотезу о том, что излучение, сопровождающее гигантские вспышки магнетаров, может быть тесно связано с процессом образования тяжелых элементов.


Ядерные реакции

Этот процесс, известный также как "быстрый захват нейтронов" или r-процесс, представляет собой цепочку ядерных реакций, в ходе которых легкие атомные ядра быстро поглощают огромное количество нейтронов, становясь нестабильными и претерпевая радиоактивный распад. В результате этих превращений нейтроны внутри ядра превращаются в протоны, что приводит к смещению атома в таблице Менделеева в сторону более тяжелых элементов. Например, в ходе r-процесса ядро золота может захватить нейтрон, стать нестабильным изотопом ртути и затем распасться, превратившись в другой изотоп ртути или даже обратно в золото.

Однако в уникальной среде разрушающейся коры нейтронной звезды, где плотность свободных нейтронов достигает невероятных значений, может происходить еще более удивительное явление: атомы способны настолько быстро захватывать огромное количество нейтронов, что претерпевают множественные бета-распады, приводя к образованию значительно более тяжелых элементов, таких как уран и даже более экзотические трансурановые элементы.

Ранее считалось, что основными причинами r-процессов являются слияния нейтронных звезд. Однако в ранней Вселенной такие слияния были относительно редким явлением. Соавторы нового исследования предположили, что гигантские вспышки магнетаров могут нагревать и выбрасывать вещество коры нейтронной звезды с огромной скоростью, создавая тем самым идеальные условия для протекания r-процесса и делая магнетары потенциально важным источником тяжелых элементов на ранних этапах эволюции Вселенной.



Обсуждаем околополитические темы на моем канале "Гражданин на диване", а интересную и познавательную информацию читаем на канале "Таблетка для головы".