Cum s-a format aurul? Noi perspective asupra sintezei elementelor chimice din Univers

Cum s-a format aurul? Dar alte elemente chimice grele, precum uraniul?

O echipă de la GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung din Darmstadt, Germania, împreună cu colegi din Belgia și Japonia, a folosit simulări computerizate pentru a arăta că sinteza elementelor grele este tipică unor găuri negre cu acumulări de materie care orbitează, numite discuri de acumulare.

• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee
• De ce ne curge nasul de la mâncarea picantă?

Toate elementele grele care există astăzi pe Terra s-au format în condiții astrofizice extreme: în interiorul stelelor, în explozii stelare și în timpul ciocnirii stelelor neutronice. Cercetătorii încearcă să afle în care dintre aceste fenomene există condițiile în care s-a format aurul, dar și uraniul.

Găurile negre ar putea fi locul unde s-a format aurul

O observație din 2017 sugerează că astfel de elemente pot fi produse în coliziuni cosmice, dar cercetătorii se întreabă „unde?”și „când?” sunt eliberate acestea, scrie EurekAlert!.

Subiecți potriviți pentru observații sunt găurile negre orbitate de discuri de acumulare de materie densă și fierbinte. Acestea se formează după coliziunea a două stele neutronice sau după colapsul unei stele. Compoziția unui disc de acumulare nu este pe deplin înțeleasă, în special în ceea ce privește condițiile în care se formează excesul de neutroni.

Un număr mare de neutroni este condiția principală pentru sinteza elementelor grele. Neutrinii cu masă neglijabilă au un rol important în proces, căci permit conversia dintre protoni și neutroni.

Dr. Oliver Just, de la grupul Relativistic Astrophysics din divizia Theory a GSI, spune că discurile de acumulare sunt bogate în neutroni cât timp îndeplinesc anumite condiții. „Cel mai important factor este masa totală a discului. Cu cât masa este mai mare, cu atât se formează mai mulți neutroni. Dar dacă masa este prea mare, reacția se poate inversa”, a adăugat Just.

Nu se știe cât de des întâlnite sunt discurile de acumulare

Conform studiului, publicat în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, masa optimă a discului pentru producția prolifică de elemente grele este de aproximativ 0,01 până la 0,1 mase solare. Aceste informații indică faptul că ciocnirile de stele neutronice care formează discuri cu exact aceste mase pot fi locul în care s-a format aurul, dar și o mare parte din celelalte elemente grele.

Din păcate, nu se știe cu siguranță cât de des sunt întâlnite astfel de discuri de acumulare în sistemele care se prăbușesc.

Pe lângă posibilele procese de eliminare în masă, un grup de cercetare condus de dr. Andreas Bauswein investighează și semnalele luminoase generate de materia eliberată, care vor fi folosite pentru a deduce în viitoarele observații masa și compoziția materiei eliberate în cadrul ciocnirilor de stele neutronice.

Un element important pentru citirea corectă a acestor semnale luminoase este cunoașterea exactă a maselor și a altor proprietăți ale elementelor nou formate.

„Datele pe care le avem în prezent sunt insuficiente. Dar cu următoarea generație de acceleratoare, cum ar fi FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research), va fi posibil să le măsurați cu o precizie fără precedent. Interacțiunea bine coordonată a modelelor teoretice, experimentelor și observațiilor astronomice va permite cercetătorilor ca, în următorii ani, să testeze fuziunile stelelor neutronice ca origine a elementelor procesului R”, prezice Bauswein.

Vă recomandăm să citiți și:

Atmosfera lui Pluto dispare. Telescoapele de pe Terra dezvăluie ce se întâmplă cu planeta pitică

O „cometă uriașă” se apropie pe o orbită foarte excentrică

Găurile negre ar putea deveni acceleratoare masive de particule

Ciocnirea materiei cu antimateria ar putea duce la descoperirea unei noi particule subatomice