Prečo je v známom vesmíre toľko zlata?

Vo vesmíre, alebo aspoň v oblasti, kde žijeme, je priveľa zlata. Snáď to nie je problém, pretože zlato si veľmi vážime. Ide o to, že nikto nevie, odkiaľ to prišlo. A to vedcov zaujíma.

Pretože zem bola roztavená v čase, keď vznikla, takmer všetko zlato na našej planéte sa v tom čase pravdepodobne ponorilo do jadra planéty. Preto sa predpokladá, že väčšina zlata nájdeného v zemská kôra a plášť bol prinesený na Zem neskôr dopadmi asteroidov počas neskorého ťažkého bombardovania, asi pred 4 miliardami rokov.

Napríklad ložiská zlata v povodí Witwatersrand v Južnej Afrike, najbohatší známy zdroj zlato na zemi, atribút. Tento scenár je však v súčasnosti spochybňovaný. Zlatonosné horniny Witwatersrandu (1) boli nahromadené 700 až 950 miliónov rokov pred dopadom meteorit Vredefort. V každom prípade išlo zrejme o ďalší vonkajší vplyv. Aj keď predpokladáme, že zlato, ktoré nájdeme v lastúrach, pochádza zvnútra, muselo pochádzať aj odniekiaľ zvnútra.

1. Zlatonosné horniny povodia Witwatersrand v Južnej Afrike.

Odkiaľ sa teda pôvodne vzalo všetko naše zlato a nie naše? Existuje niekoľko ďalších teórií o výbuchoch supernov, ktoré sú také silné, že sa hviezdy prevracajú. Bohužiaľ, ani takéto zvláštne javy nevysvetľujú problém.

čo znamená, že je to nemožné, hoci sa o to alchymisti pokúšali už pred mnohými rokmi. Získajte lesklý kov90 protónov a 126 až XNUMX neutrónov sa musí spojiť, aby vytvorili jednotné atómové jadro. To . K takémuto zlúčeniu nedochádza dostatočne často, alebo aspoň nie v našom bezprostrednom kozmickom susedstve, aby to bolo možné vysvetliť. gigantické bohatstvo zlataktoré nachádzame na Zemi a v. Nový výskum ukázal, že najčastejšie teórie o pôvode zlata, t.j. zrážky neutrónových hviezd (2) tiež nedávajú vyčerpávajúcu odpoveď na otázku jeho obsahu.

Zlato padne do čiernej diery

Teraz je to známe najťažšie prvky vznikajú, keď jadrá atómov vo hviezdach zachytávajú molekuly tzv neutróny. Pre väčšinu starých hviezd, vrátane tých, ktoré sa nachádzajú v trpasličích galaxií z tejto štúdie je proces rýchly, a preto sa nazýva „r-proces“, kde „r“ znamená „rýchly“. Sú určené dve miesta, kde proces teoreticky prebieha. Prvým potenciálnym ohniskom je výbuch supernovy, ktorý vytvára veľké magnetické polia – magnetorotačná supernova. Druhým je spojenie alebo kolízia dve neutrónové hviezdy.

Pozrite si výrobu ťažké prvky v galaxiách Vo všeobecnosti vedci z Kalifornského technologického inštitútu v posledných rokoch študovali niekoľko najbližšie trpasličie galaxie od Keckov ďalekohľad nachádza sa na Mauna Kea na Havaji. Chceli vidieť, kedy a ako vznikli najťažšie prvky v galaxiách. Výsledky týchto štúdií poskytujú nový dôkaz pre tézu, že dominantné zdroje procesov v trpasličích galaxiách vznikajú v relatívne dlhých časových mierkach. To znamená, že ťažké prvky boli vytvorené neskôr v histórii vesmíru. Keďže magnetorotačné supernovy sú považované za fenomén skoršieho vesmíru, oneskorenie vo výrobe ťažkých prvkov poukazuje na zrážky neutrónových hviezd ako ich hlavný zdroj.

Spektroskopické znaky ťažkých prvkov, vrátane zlata, boli pozorované v auguste 2017 elektromagnetickými observatóriami pri udalosti zlúčenia neutrónových hviezd GW170817 po tom, čo bola udalosť potvrdená ako zlúčenie neutrónových hviezd. Súčasné astrofyzikálne modely naznačujú, že jedna udalosť zlúčenia neutrónovej hviezdy generuje 3 až 13 hmotností zlata. viac ako všetko zlato na zemi.

Zrážky neutrónových hviezd vytvárajú zlato, pretože kombinujú protóny a neutróny do atómových jadier a potom vyhodia výsledné ťažké jadrá do priestor. Podobné procesy, ktoré by navyše poskytli potrebné množstvo zlata, by mohli nastať pri výbuchoch supernov. „Ale hviezdy dostatočne veľké na to, aby pri takejto erupcii vyprodukovali zlato, sa premenia na čierne diery,“ povedal pre LiveScience Chiaki Kobayashi (3), astrofyzik z University of Hertfordshire vo Veľkej Británii a hlavný autor najnovšej štúdie na túto tému. Takže v bežnej supernove sa zlato, aj keď sa vytvorí, nasáva do čiernej diery.

3. Chiaki Kobayashi z University of Hertfordshire

A čo tie zvláštne supernovy? Tento typ výbuchu hviezd, tzv supernova magnetorotačná, veľmi vzácna supernova. umierajúca hviezda tak rýchlo sa v ňom točí a je ním obklopený silné magnetické poleže sa to pri výbuchu samo prevrátilo. Keď hviezda zomrie, uvoľní horúce biele prúdy hmoty do vesmíru. Pretože je hviezda obrátená naruby, jej trysky sú plné zlatých jadier. Už teraz sú hviezdy, ktoré tvoria zlato, zriedkavým javom. Ešte vzácnejšie sú hviezdy, ktoré vytvárajú zlato a vypúšťajú ho do vesmíru.

Ani zrážka neutrónových hviezd a magnetorotačných supernov však podľa vedcov nevysvetľuje, odkiaľ sa na našej planéte vzalo také množstvo zlata. "Fúzie neutrónových hviezd nestačia," hovorí. Kobayashi. "A bohužiaľ, aj keď sa pridá tento druhý potenciálny zdroj zlata, tento výpočet je nesprávny."

Je ťažké presne určiť, ako často drobné neutrónové hviezdy, čo sú veľmi husté pozostatky starovekých supernov, sa navzájom zrážajú. Ale to asi nie je veľmi bežné. Vedci to pozorovali iba raz. Odhady ukazujú, že sa nezrážajú dostatočne často, aby vyprodukovali nájdené zlato. Toto sú závery pani Kobayashi a jeho kolegov, ktorú zverejnili v septembri 2020 v časopise The Astrophysical Journal. Nie sú to prvé takéto zistenia vedcov, no jeho tím nazbieral rekordné množstvo výskumných dát.

Zaujímavé je, že autori vysvetľujú dosť podrobne množstvo ľahších prvkov nachádzajúcich sa vo vesmíre, ako je uhlík ¹²C, a tiež ťažšie ako zlato, napríklad urán ²³⁸U. V ich modeloch možno množstvá prvku ako stroncia vysvetliť zrážkou neutrónových hviezd a európia aktivitou magnetorotačných supernov. To boli prvky, ktorým kedysi vedci ťažko vysvetľovali proporcie ich výskytu vo vesmíre, no zlato, respektíve jeho množstvo, je stále záhadou.