Звідки у відомому Всесвіті стільки золота?

У Всесвіті надто багато золота або, принаймні, у районі, де ми живемо. Можливо, це не проблема, бо ми дуже цінуємо золото. Справа в тому, що ніхто не знає, звідки він узявся. І це інтригує вчених.

Оскільки Земля була розплавлена ​​в той час, коли вона була сформована, майже все золото, яке було на нашій планеті, у той час напевно занурилося в ядро ​​планети.. Тому передбачається, що більшість золота, знайденого в земна кора а мантію було доставлено на Землю пізніше, внаслідок ударів астероїдів під час пізнього важкого бомбардування, близько 4 мільярдів років тому.

На прикладі родовища золота у басейні Вітватерсранд у Південній Африці, найбагатший ресурс з відомих золото на землі, атрибут. Однак цей сценарій в даний час ставиться під сумнів. Золотоносні породи Вітватерсранда (1) були складені між 700 та 950 мільйонами років до удару метеорит Вредефорт. У будь-якому випадку, ймовірно, це був ще один зовнішній вплив. Навіть якщо ми припустимо, що золото, яке ми знаходимо в раковинах, виходить зсередини, воно також мало з'явитися звідкись зсередини.

1. Золотоносні породи басейну Вітватерсранд у Південній Африці.

То звідки все наше золото і не наше? Існує кілька інших теорій, пов'язаних із вибухами наднових, настільки сильними, що зірки перекидаються. На жаль навіть такі дивні явища не пояснюють проблему.

що означає, що це неможливо зробити, хоча алхіміки намагалися багато років тому. Отримати блискучий металсімдесят дев'ять протонів та від 90 до 126 нейтронів повинні бути пов'язані разом, щоб сформувати однорідне атомне ядро. Це. Таке злиття відбувається недостатньо часто або, принаймні, не в наших найближчих космічних околицях, щоб пояснити це. гігантське багатство золотаякі ми знаходимо на Землі та в. Нові дослідження показали, найпоширеніші теорії походження золота, тобто. зіткнення нейтронних зірок (2) також не дають вичерпної відповіді на питання про його зміст.

Золото впаде у чорну дірку

Тепер відомо, що найважчі елементи утворюються, коли ядра атомів у зірках захоплюють молекули, звані нейтронами. Для більшості старих зірок, у тому числі виявлених у карликові галактики з цього дослідження процес відбувається швидко і тому називається "r-процесом", де "r" означає "швидкий". Є два виділені місця, де теоретично відбувається процес. Перше потенційне вогнище — вибух наднового, що створює великі магнітні поля — магнітообертальна наднова. Другий – приєднання чи зіткнення дві нейтронні зірки.

Подивитися на виробництво важкі елементи у галактиках загалом вчені Каліфорнійського технологічного інституту за останні роки вивчили кілька найближчі карликові галактики від Телескоп Кека розташований на Мауна-Кеа, Гаваї. Вони хотіли побачити, коли і як утворилися найважчі елементи у галактиках. Результати цих досліджень дають нові докази тези про те, що домінуючі джерела процесів у карликових галактиках виникають відносно тривалих тимчасових масштабах. Це означає, що важкі елементи були створені пізніше в історії Всесвіту. Оскільки магнітообертальні наднові вважаються явищем більш раннього Всесвіту, відставання у виробництві важких елементів вказує на зіткнення нейтронних зірок як на їхнє основне джерело.

Спектроскопічні ознаки важких елементів, включаючи золото, спостерігалися у серпні 2017 року електромагнітними обсерваторіями у події злиття нейтронних зірок GW170817 після того, як ця подія була підтверджена як злиття нейтронних зірок. Поточні астрофізичні моделі припускають, що одна подія злиття нейтронних зірок генерує від 3 до 13 мас золота. більше, ніж усе золото Землі.

Зіткнення нейтронних зірок створюють золото, тому що вони об'єднують протони і нейтрони в атомні ядра, а потім викидають важкі ядра, що вийшли в космічний простір. Подібні процеси, які також забезпечили б потрібну кількість золота, могли відбуватися при вибухах наднових. "Але зірки, досить масивні, щоб зробити золото при такому виверженні, перетворюються на чорні дірки", - пояснив LiveScience Чіакі Кобаяші (3), астрофізик з Університету Хартфордшира у Великій Британії та провідний автор останнього дослідження з цього питання. Отже, у звичайній надновій золото, навіть якщо воно утворюється, засмоктується у чорну дірку.

3. Чіаки Кобаяші з Університету Хартфордшира

А як щодо цих дивних наднових зірок? Цей тип вибуху зірки, так званий наднова магніторотаційна, дуже рідкісна наднова. Вмираюча зірка він так швидко обертається в ньому і оточений ним сильне магнітне полещо він перекинувся сам собою, коли вибухнув. Коли вона вмирає, зірка випускає у космос білі гарячі струмені матерії. Оскільки зірка вивернута навиворіт, її струмені сповнені золотих ядер. Вже зараз зірки, з яких складається золото, є рідкісним явищем. Ще рідше зустрічаються зірки, що створюють золото і запускають його в космос.

Однак, на думку дослідників, навіть зіткнення нейтронних зірок і магнітообертальних наднових не пояснює, звідки взялося таке достаток золота на нашій планеті. "Злиття нейтронних зірок недостатньо", - говорить він. Кобаяші. «І, на жаль, навіть із додаванням цього другого потенційного джерела золота цей розрахунок є невірним».

Важко точно визначити, як часто крихітні нейтронні зірки, які є дуже щільні залишки стародавніх наднових, стикаються один з одним. Але це, мабуть, не дуже поширене. Вчені спостерігали це лише один раз. Оцінки показують, що вони не стикаються досить часто, щоб зробити знайдене золото. Такі висновки жінки Кобаяші та його колег, які вони опублікували у вересні 2020 року в журналі The Astrophysical Journal. Це не перші подібні висновки вчених, але його команда зібрала рекордну кількість даних досліджень.

Цікаво, що автори досить докладно пояснюють кількість легших елементів, що зустрічаються у Всесвітінаприклад вуглець ¹²C, а також важче за золото, наприклад урану ²³⁸U. У їх моделях можна пояснити кількості такого елемента, як стронцій, – зіткненням нейтронних зірок, а європія – активністю магнітообертальних наднових. Це були елементи, які раніше викликали у вчених труднощі при поясненні пропорцій їхньої зустрічальності в космосі, але золото, точніше, його кількість досі залишається загадкою.