Среда, 21 февраля, 2024
ДомойКосмосКосмическая кузница: как древние звезды создавали элементы за пределами досягаемости Земли

Космическая кузница: как древние звезды создавали элементы за пределами досягаемости Земли

- Advertisement -

Исследователи обнаружили, что древние звезды могли генерировать элементы тяжелее, чем те, которые естественным образом встречаются на Земле, с атомной массой более 260. Это открытие расширяет наше понимание образования элементов в звездах, особенно благодаря процессу быстрого захвата нейтронов (r-процессу), происходящему в нейтронных звездах. . Фото: SciTechDaily.com

Новое исследование показывает, что древние звезды могут создавать элементы тяжелее, чем на Земле, с атомной массой, превышающей 260, что расширяет наше понимание формирования космических элементов.

Насколько тяжелым может быть элемент? Международная группа исследователей обнаружила, что древние звезды были способны производить элементы с атомной массой более 260, что тяжелее, чем любой элемент таблицы Менделеева, встречающийся в природе на Земле. Это открытие углубляет наше понимание формирования элементов в звездах.

Фабрики космических элементов

Мы в буквальном смысле сделаны из звездного материала. Звезды — это фабрики элементов, где элементы постоянно сливаются или распадаются, создавая другие более легкие или тяжелые элементы. Когда мы говорим о легких или тяжелых элементах, мы говорим об их атомной массе. Вообще говоря, атомная масса основана на количестве протонов и нейтронов в ядре одного атома. атом этого элемента.

Известно, что самые тяжелые элементы создаются в нейтронных звездах только в результате процесса быстрого захвата нейтронов, или r-процесса. Представьте себе одно атомное ядро, плавающее в супе из нейтронов. Внезапно группа этих нейтронов за очень короткий период времени (обычно менее чем за одну секунду) прилипает к ядру, а затем претерпевает некоторые внутренние изменения нейтрон-протон, и вуаля! Образуется тяжелый элемент, такой как золото, платина или уран.

Нестабильность тяжелых элементов

Самые тяжелые элементы нестабильны или радиоактивны, то есть со временем распадаются. Один из способов сделать это — расщепление, процесс, называемый делением.

«R-процесс необходим, если вы хотите получить элементы, которые тяжелее, скажем, свинца и висмута», — говорит Ян Рёдерер, доцент кафедры физики Государственный университет Северной Каролины и ведущий автор исследования. Редерер ранее работал в Мичиганском университете.

«Вам придется очень быстро добавлять много нейтронов, но загвоздка в том, что для этого вам нужно много энергии и много нейтронов», — говорит Рёдерер. «И лучшее место, чтобы найти и то, и другое — это рождение или смерть нейтронная звездаили когда нейтронные звезды сталкиваются и производят сырье для процесса.

«У нас есть общее представление о том, как работает r-процесс, но условия этого процесса весьма экстремальны», — говорит Рёдерер. «У нас нет четкого представления о том, сколько различных мест во Вселенной может генерировать r-процесс, мы не знаем, как заканчивается r-процесс, и мы не можем ответить на такие вопросы, как, сколько нейтронов Вы можете добавить? Или насколько тяжелым может быть элемент? Поэтому мы решили изучить элементы, которые могут образоваться в результате деления некоторых хорошо изученных старых звезд, чтобы посмотреть, сможем ли мы начать отвечать на некоторые из этих вопросов».

Выявлены ранее нераспознанные закономерности

Команда по-новому взглянула на количество тяжелых элементов в 42 хорошо изученных звездах. Млечный Путь. Было известно, что в звездах есть тяжелые элементы, образовавшиеся в результате r-процесса в более ранних поколениях звезд. Взглянув на количество каждого тяжелого элемента, обнаруженного в этих звездах в совокупности, а не по отдельности, как это обычно бывает, они выявили ранее нераспознанные закономерности.

Эти закономерности сигнализировали о том, что некоторые элементы, перечисленные в середине таблицы Менделеева, такие как серебро и родий, вероятно, являются остатками деления тяжелых элементов. Команда смогла определить, что r-процесс может производить атомы с атомной массой не менее 260, прежде чем они начнут делиться.

«Эта цифра 260 интересна тем, что ранее мы не обнаруживали ничего настолько тяжелого ни в космосе, ни в природе на Земле, даже при испытаниях ядерного оружия», — говорит Рёдерер. «Но наблюдение за ними в космосе дает нам представление о том, как думать о моделях и делении, и может дать нам представление о том, как возникло такое богатое разнообразие элементов».

Подробнее об этом исследовании см. в разделе «Невероятно глубокие доказательства ядерного деления во всем космосе».

Ссылка: «Модели содержания элементов в звездах указывают на деление ядер тяжелее урана» Ян У. Рёдерер, Николь Ваш, Эрика М. Холмбек, Мэтью Р. Мампауэр, Ребекка Сурман, Джон Дж. Коуэн, Тимоти К. Бирс, Рана Эззеддин , Анна Фребель, Тереза ​​Т. Хансен, Винисиус М. Плакко и Чарли М. Сакари, 7 декабря 2023 г., Наука.
DOI: 10.1126/science.adf1341.

Работа опубликована в журнале Science и частично поддержана Национальным научным фондом и Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме