Odhaduje sa, že asi pred 80 miliónmi rokov, pred vytvorením našej slnečnej sústavy, a kilonova len 1.000 svetelných rokov od nás. Táto kilonova, ktorá bola výsledkom výbuchu neutrónovej hviezdy, bola zodpovedná za vytvorenie niektorých z najťažších prvkov na Zemi a v meteoritoch. Tieto prvky zahŕňajú aktinidy, ako je urán, plutónium a fermium, ako aj určité prvky zo skupín 10 a 11 periodickej tabuľky, ako je platina a zlato.
V tomto článku vám povieme, čo je kilonova, aká je povaha neutrónovej hviezdy a prečo sa vyskytujú v drahých kovoch, ako je zlato a platina.
Čo je kilonova
Keď sa spoja dve neutrónové hviezdy alebo neutrónová hviezda a čierna diera, výsledkom je kilonova. Táto fúzna explózia produkuje jedinečné prvky, ktoré sa môžu vytvoriť iba pri takejto špecifickej udalosti. Pochopenie týchto javov umožnil pokrok v r história periodickej tabuľky a nukleosyntézy, ktorá nám umožňuje pochopiť, ako vznikajú prvky vo vesmíre.
Nárast záujmu o jadrovú fyziku v 1930. rokoch a následné zameranie sa na jadrovú energiu v 1950. rokoch umožnili prechod od geochémie k astrochémii, ktorá umožnilo nám to skúmať chemické výskumy skôr optikou astrofyziky než geológie. Tento prechod pripravil pôdu pre štúdium prvkov periodickej tabuľky vo vzťahu k nebeským telesám, ako sú hviezdy a dokonca aj galaxie. V dôsledku toho sme sa konečne mohli zaoberať dlhodobými vedeckými výskumami, ako je pôvod drahých kovov, ako je zlato a platina, tvorba prvkov nachádzajúcich sa v Slnku a meteoritoch a prítomnosť určitých prvkov periodickej tabuľky v atmosfér vzdialených hviezd za Mliečnou dráhou.
K tvorbe prvkov ťažších ako železo, s výnimkou vodíka, hélia a lítia, dochádza prostredníctvom procesu nazývaného nukleosyntéza, ktorý Vyvíja sa pri udalostiach, ako sú supernovy a kilonovy, a ktorý sa vyskytuje prevažne pri výbuchu masívnych hviezd známych ako supernovy. Normálne sa nukleosyntéza v železe zastaví v dôsledku obmedzení jadrových reakcií a problémov s jadrom hviezdy.
Existujú však prvky okrem železa, ktoré sú výrazne bohaté na neutróny, čo vyvoláva otázku: odkiaľ tieto prvky pochádzajú? Odpoveď spočíva v spojení medzi týmito prvkami a neutrónovými hviezdami. Aby sme sa ponorili hlbšie do tejto ríše kilonov a odhalili vysvetlenie, musíme pochopiť kľúčovú úlohu, ktorú zohrávajú. intenzívne neutrónové toky, ktoré zavádzajú nukleóny do jadier. Tieto vyšetrovania okrem iného viedli k vytvoreniu Medzinárodnej vesmírnej stanice.
Keď neutrónová hviezda vybuchne, rozpad neutrónov prostredníctvom beta rádioaktivity ich premení na protóny. Tento podstatný proces umožňuje tvorbu prvkov, ktoré v periodickej tabuľke prevyšujú železo.
Kilonovy a ich vzťah k procesu r
Proces rýchleho zachytávania neutrónov, tiež známy ako r-proces, prebieha výlučne v supernovách. Tento proces zahŕňa sériu jadrových reakcií, známych ako nukleosyntéza, ktoré sú zodpovedné za produkciu viac ako 50 % atómových jadier, ktoré sú ťažšie ako železo. Po miliónoch rokov syntézy sú tieto jadrá konečne uvoľnené do hviezdneho prostredia. Odtiaľ prispievajú k vzniku nových hviezd, ktoré zase dávajú vznik stabilným planetárnym systémom.
Napriek rozsiahlym dostupným teoretickým znalostiam Bolo veľkou výzvou pochopiť prevahu špecifických prvkov, ako je zlato a platina. Tento zmätok pretrvával, kým sa nezistilo, že nevyhnutné toky neutrónov možno pripísať zrážkam neutrónových hviezd, čo vedie k vzniku kilonov.
V súčasnosti môžeme pomocou kozmochemických pozorovacích modelov kvantifikovať množstvo prvkov v Mliečnej dráhe a následne určiť prítomnosť zlata a platiny v meteoritoch a iných nebeských telesách. To nám umožňuje nadviazať spojenie medzi rôznymi prvkami a minulými astrofyzikálnymi udalosťami. Niektoré z týchto udalostí navyše ponúkajú vysvetlenie pôvodu Polárky, výraznej a ľahko identifikovateľnej hviezdy na nočnej oblohe.
Kilonova z výbuchu
Mohla by byť kilonova spôsobená explóziou, ku ktorej došlo vo vzdialenosti 1.000 XNUMX svetelných rokov od proto-Slnka? Aby sme sa hlbšie ponorili do pôvodu zlata a platiny v našej slnečnej sústave, je nevyhnutné uznať astrofyzikov Imre Bartosa z Floridskej univerzity a Szabolcsa Marka z Kolumbijskej univerzity. Jeho príspevky v tejto oblasti sú zásadné vzhľadom na početné publikácie týkajúce sa tejto témy.pôvod zlata a platiny na Zemi«. Tieto publikácie skúmajú nielen všeobecný pôvod, ale tiež sa ponoria do špecifického pôvodu aktinoidov, skupiny chemických prvkov od Actinium Ac (č. 89) po Lawrencium Lr (č. 103).
Aktinidy, známe pre svoju vysoko rádioaktívnu a ťažkú povahu, zahŕňajú dobre známe prvky ako urán (#92), tórium (#90) a plutónium (#94). Tieto tri prvky sú veľmi známe, pretože sú medzi svojimi náprotivkami na našej planéte najrozšírenejšie.
Poďme sa ponoriť do výskumu astrofyzikov Bartos a Marka, ktorí použili pokročilú počítačovú technológiu na preskúmanie prevalencie aktinoidov v mnohých meteoritoch v našej slnečnej sústave. Ich zistenia odhalili, že približne 80 miliónov rokov pred vytvorením našej slnečnej sústavy K výbuchu neutrónovej hviezdy došlo vo vzdialenosti 1.000 svetelných rokov. Táto kataklizmatická udalosť zohrala hlavnú úlohu v množstve drahých kovov, akými sú zlato, platina, ortuť a platina v našom planetárnom systéme.
