Proč je ve známém vesmíru tolik zlata?

Ve vesmíru, nebo alespoň v oblasti, kde žijeme, je příliš mnoho zlata. Snad to není problém, protože zlata si velmi vážíme. Jde o to, že nikdo neví, odkud se to vzalo. A to vědce fascinuje.

Protože země byla v době svého vzniku roztavená, téměř všechno zlato na naší planetě se v té době pravděpodobně ponořilo do jádra planety. Proto se předpokládá, že většina zlata nalezeného v zemská kůra a plášť byl přiveden na Zemi později dopady asteroidů během pozdního těžkého bombardování, asi před 4 miliardami let.

Na příkladu naleziště zlata v pánvi Witwatersrand v Jižní Africe, nejbohatší známý zdroj zlato na zemi, atribut. Tento scénář je však v současnosti zpochybňován. Zlatonosné skály Witwatersrandu (1) byly naskládány mezi 700 a 950 miliony let před dopadem meteorit Vredefort. V každém případě šlo zřejmě o další vnější vliv. I když předpokládáme, že zlato, které najdeme ve skořápkách, pochází zevnitř, muselo také pocházet odněkud zevnitř.

1. Zlatonosné horniny pánve Witwatersrand v Jižní Africe.

Odkud se tedy původně vzalo všechno naše zlato a ne naše? Existuje několik dalších teorií o explozích supernov tak silných, že se hvězdy převracejí. Bohužel ani takové podivné jevy problém nevysvětlují.

což znamená, že je to nemožné, ačkoli se o to alchymisté před mnoha lety pokusili. Dostat lesklý kov90 protonů a 126 až XNUMX neutronů musí být vázáno dohromady, aby vytvořilo jednotné atomové jádro. To . K takovému sloučení nedochází dostatečně často, nebo alespoň ne v našem bezprostředním kosmickém sousedství, abychom to vysvětlili. gigantické bohatství zlatakteré najdeme na Zemi a v. Nový výzkum ukázal, že nejrozšířenější teorie o původu zlata, tzn. srážky neutronových hvězd (2) rovněž nedávají vyčerpávající odpověď na otázku jejího obsahu.

Zlato spadne do černé díry

Nyní je to známo nejtěžší prvky vznikají, když jádra atomů ve hvězdách zachycují molekuly tzv neutrony. Pro většinu starých hvězd, včetně těch nalezených v trpasličí galaxie z této studie je proces rychlý, a proto se nazývá „r-proces“, kde „r“ znamená „rychlý“. Jsou určena dvě místa, kde se proces teoreticky odehrává. Prvním potenciálním ohniskem je exploze supernovy, která vytváří velká magnetická pole – magnetorotační supernova. Druhým je spojování nebo kolize dvě neutronové hvězdy.

Zobrazit výrobu těžké prvky v galaxiích Obecně platí, že vědci z California Institute of Technology v posledních letech studovali několik nejbližší trpasličí galaxie z Keka dalekohled se nachází na Mauna Kea, Havaj. Chtěli vidět, kdy a jak vznikly nejtěžší prvky v galaxiích. Výsledky těchto studií poskytují nový důkaz pro tezi, že dominantní zdroje procesů v trpasličích galaxiích vznikají v relativně dlouhých časových měřítcích. To znamená, že těžké prvky byly vytvořeny později v historii vesmíru. Protože magnetorotační supernovy jsou považovány za fenomén dřívějšího vesmíru, zpoždění ve výrobě těžkých prvků ukazuje na srážky neutronových hvězd jako jejich hlavní zdroj.

Spektroskopické znaky těžkých prvků, včetně zlata, byly pozorovány v srpnu 2017 elektromagnetickými observatořemi při sloučení neutronových hvězd GW170817 poté, co byla událost potvrzena jako sloučení neutronových hvězd. Současné astrofyzikální modely naznačují, že jedna událost sloučení neutronové hvězdy generuje 3 až 13 hmotností zlata. víc než všechno zlato na zemi.

Srážky neutronových hvězd vytvářejí zlato, protože spojují protony a neutrony do atomových jader a následně vyhazují výsledná těžká jádra do prostor. Podobné procesy, které by navíc zajistily potřebné množství zlata, by mohly nastat při explozích supernov. „Ale hvězdy dostatečně masivní na to, aby produkovaly zlato při takové erupci, se promění v černé díry,“ řekl pro LiveScience Chiaki Kobayashi (3), astrofyzik z University of Hertfordshire ve Spojeném království a hlavní autor nejnovější studie na toto téma. Takže v obyčejné supernově je zlato, i když se tvoří, nasáváno do černé díry.

3. Chiaki Kobayashi z University of Hertfordshire

Co ty podivné supernovy? Tento typ hvězdného výbuchu, tzv supernova magnetorotační, velmi vzácná supernova. umírající hvězda tak rychle se v něm točí a je jím obklopen silné magnetické poleže se při výbuchu samovolně převrátilo. Když hvězda zemře, uvolňuje horké bílé výtrysky hmoty do vesmíru. Protože je hvězda obrácena naruby, její výtrysky jsou plné zlatých jader. Dokonce i nyní jsou hvězdy, které tvoří zlato, vzácným jevem. Ještě vzácnější jsou hvězdy vytvářející zlato a vynášející ho do vesmíru.

Ani srážka neutronových hvězd a magnetorotačních supernov však podle vědců nevysvětluje, kde se takové množství zlata na naší planetě vzalo. "Fúze neutronových hvězd nestačí," říká. Kobayashi. "A bohužel, i když přidáme tento druhý potenciální zdroj zlata, je tento výpočet špatný."

Je těžké přesně určit, jak často drobné neutronové hvězdy, což jsou velmi husté pozůstatky starověkých supernov, se navzájem srazí. Ale to asi není moc obvyklé. Vědci to pozorovali pouze jednou. Odhady ukazují, že se nesráží dostatečně často, aby vzniklo nalezené zlato. Toto jsou závěry paní Kobayashi a jeho kolegů, kterou publikovali v září 2020 v The Astrophysical Journal. Nejsou to první taková zjištění vědců, ale jeho tým nasbíral rekordní množství výzkumných dat.

Zajímavé je, že autoři vysvětlují poměrně podrobně množství lehčích prvků nalezených ve vesmíru, jako je uhlík ¹²C, a také těžší než zlato, jako je uran ²³⁸U. V jejich modelech lze množství prvku, jako je stroncium, vysvětlit srážkou neutronových hvězd a europium aktivitou magnetorotačních supernov. To byly prvky, kterým dříve vědci těžko vysvětlovali proporce jejich výskytu ve vesmíru, ale zlato, respektive jeho množství, je stále záhadou.