Η προέλευση των βαρέων στοιχείων όπως ο χρυσός υπήρξε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της αστροφυσικής. Μια μελέτη έδωσε τώρα μια ένδειξη για την κοσμική προέλευση του πολύτιμου μετάλλου.
Οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι εκρήξεις σε εξαιρετικά μαγνητισμένους αστέρες νετρονίων, που ονομάζονται μάγναστρα, θα μπορούσαν να έχουν δημιουργήσει χρυσό στο σύμπαν.
Ποια είναι η τελευταία ανακάλυψη σχετικά με την προέλευση του χρυσού;
Η ανάλυση αρχειακών δεδομένων από διαστημικές αποστολές δείχνει ότι μια μεγάλη ποσότητα βαρέων μετάλλων, συμπεριλαμβανομένου του χρυσού, προέρχεται από γιγάντιες εκλάμψεις από μάγναστρα, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύθηκε στο The Astrophysical Journal Letters στις 29 Απριλίου.
Ο Anirudh Patel, διδακτορικός φοιτητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κολούμπια της Νέας Υόρκης, ηγήθηκε της μελέτης, η οποία χρησιμοποίησε δεδομένα αρχειακών τηλεσκοπίων 20 ετών από τηλεσκόπια της NASA και του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος για να διερευνήσει πώς δημιουργούνται και διανέμονται βαριά στοιχεία όπως ο σίδηρος και ο χρυσός σε όλο το σύμπαν.
«Είναι ένα αρκετά θεμελιώδες ερώτημα όσον αφορά την προέλευση της σύνθετης ύλης στο σύμπαν», δήλωσε ο Patel σε άρθρο στην ιστοσελίδα της NASA. «Είναι ένας διασκεδαστικός γρίφος που δεν έχει λυθεί στην πραγματικότητα».
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι μαγνητικές γιγάντιες εκλάμψεις θα μπορούσαν να συνεισφέρουν έως και το 10% της συνολικής αφθονίας των στοιχείων στον γαλαξία που είναι βαρύτερα από το σίδηρο.
Τι είναι ένα μάγναστρο και πώς θα μπορούσε να σχηματιστεί χρυσός σε αυτό;
Ένα μάγναστρο είναι ένας τύπος αστέρα νετρονίων που είναι πολύ μαγνητισμένος, πράγμα που σημαίνει ότι το μαγνητικό πεδίο του είναι εξαιρετικά ισχυρό. Όταν ένα τεράστιο αστέρι εκρήγνυται, αφήνει πίσω του έναν πολύ πυκνό, καταρρέοντα πυρήνα, ο οποίος ονομάζεται αστέρι νετρονίων.
Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι τα πρώτα μάγναστρα σχηματίστηκαν μετά τα πρώτα αστέρια πριν από περίπου 13,6 δισεκατομμύρια χρόνια, σύμφωνα με τον ερευνητή Eric Burns, επίκουρο καθηγητή και αστροφυσικό στο Πανεπιστήμιο της Λουιζιάνα. Η Μεγάλη Έκρηξη δημιούργησε το σύμπαν πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια.
Σε σπάνιες περιπτώσεις, τα μάγναστρα μπορούν να απελευθερώσουν ακτινοβολία υψηλής ενέργειας υποβάλλοντας σε «αστρικό σεισμό». Όπως ένας σεισμός, ένας αστροσεισμός μπορεί να σπάσει το φλοιό του μάγναστρου. Μερικές φορές, οι μαγνητικοί αστρικοί σεισμοί φέρνουν μαζί τους μια μαγνητική γιγαντιαία έκλαμψη, ένα σπάνιο εκρηκτικό γεγονός που απελευθερώνει ακτίνες γάμμα.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα μάγναστρα απελευθερώνουν υλικό κατά τη διάρκεια γιγαντιαίων εκλάμψεων. Ωστόσο, δεν έχουν ακόμη μια φυσική εξήγηση για αυτό.
Οι ερευνητές έκαναν εικασίες για το αν οι μαγνητικές γιγάντιες εκλάμψεις σχημάτισαν χρυσό μέσω της ταχείας διαδικασίας των νετρονίων που σφυρηλάτησαν ελαφρύτερους ατομικούς πυρήνες σε βαρύτερους. Η ταυτότητα ενός στοιχείου ορίζεται από τον αριθμό των πρωτονίων που έχει. Ωστόσο, εάν ένα άτομο αποκτήσει ένα επιπλέον νετρόνιο, μπορεί να υποστεί πυρηνική διάσπαση, η οποία μπορεί να μετατρέψει ένα νετρόνιο σε πρωτόνιο.
Ένας αλλαγμένος αριθμός πρωτονίων μπορεί να αλλάξει την ταυτότητα του στοιχείου. Οι αστέρες νετρονίων έχουν εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα νετρονίων. Εάν ένας αστέρας νετρονίων διαταραχθεί, μεμονωμένα άτομα μπορούν γρήγορα να συλλάβουν έναν αριθμό νετρονίων και να υποστούν πολλαπλές διασπάσεις. Αυτό οδηγεί στο σχηματισμό πολύ βαρύτερων στοιχείων όπως το ουράνιο.
Πριν από αυτή τη μελέτη, η δημιουργία χρυσού αποδιδόταν μόνο σε συγκρούσεις αστέρων νετρονίων ή kilonovas. Όταν οι αστρονόμοι παρατήρησαν μια σύγκρουση αστέρων νετρονίων το 2017 μέσω τηλεσκοπίων, διαπίστωσαν ότι η σύγκρουση θα μπορούσε να δημιουργήσει βαριά στοιχεία όπως ο χρυσός, η πλατίνα και ο μόλυβδος. Ωστόσο, αυτές οι συγκρούσεις πιστεύεται ότι συνέβησαν σχετικά αργότερα στην ιστορία του σύμπαντος, τα τελευταία αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια.
