Wissenschaftler haben entdeckt, wie die schwersten Elemente im Universum entstehen

Die schweren Elemente, denen wir in unserem täglichen Leben begegnen, wie Eisen und Silber, sind es nicht

Sie entstanden im Laufe der Zeit durch Kernreaktionen, die als Nukleosynthese bezeichnet werden und bei denen Atome miteinander verschmolzen wurden.Insbesondere Jod, Gold, Platin, Uran, Plutonium und Curium – einige der schwersten Elemente – wurden mit einer speziellen Art der Nukleosynthese hergestellt, die als schneller Neutroneneinfangprozess oder r-Prozess bezeichnet wird.

Die Frage, was astronomische Ereignisse könnenDie Herstellung der schwersten Elemente ist seit Jahrzehnten ein Rätsel. Heute wird angenommen, dass der r-Prozess bei heftigen Kollisionen zwischen zwei Neutronensternen, zwischen einem Neutronenstern und einem Schwarzen Loch oder bei seltenen Explosionen nach dem Tod massereicher Sterne auftreten kann. Diese energiereichen Ereignisse sind im Universum sehr selten. In diesem Fall werden Neutronen in die Atomkerne eingebaut und dann in Protonen umgewandelt. Da die Elemente im Periodensystem durch die Anzahl der Protonen in ihren Kernen bestimmt werden, erzeugt der r-Prozess schwerere Kerne, wenn mehr Neutronen eingefangen werden.

Einige der Kerne, die durch den r-Prozess gebildet werden, sind radioaktiv, und es dauert Millionen von Jahren, bis sie in stabile Kerne zerfallen.Jod-129 und Curium-247 sind zwei solche Kerne, die vor der Entstehung der Sonne gebildet wurden.Sie wurden in Festkörper eingebaut, die schließlich als Meteoriten auf die Erdoberfläche fielen.Im Inneren dieser Meteoriten erzeugte der radioaktive Zerfall einen Überschuss an stabilen Kernen.Heute kann dieser Überschuss in Labors gemessen werden, um die Menge an Jod-129 und Curium-247 zu bestimmen, die im Sonnensystem kurz vor seiner Entstehung vorhanden waren.

Warum sind diese beiden Kerne des R-Prozesses so besonders?Sie haben die übliche Eigenschaft: Sie zerfallen fast gleich schnell. Mit anderen Worten, das Verhältnis zwischen Jod-129 und Curium-247 hat sich seit ihrer Entstehung vor Milliarden von Jahren nicht geändert.

"Das ist ein erstaunlicher Zufall, vor allem, wenn man bedenkt, dass es sich bei diesen Kernen um zwei von fünf radioaktiven Kernen handeltWenn das Verhältnis von Jod-129 zu Curium-247 wie ein prähistorisches Fossil in der Zeit eingefroren ist, können wir direkt auf die jüngste Welle der Produktion schwerer Elemente blicken, die die Zusammensetzung des Sonnensystems und alles darin geformt hat."

Benoît Côté, Conkola-Observatorium

Jod mit seinen 53 Protonen ist leichter herzustellen als Curium.mit seinen 96 Protonen. Dies liegt an der Tatsache, dass mehr Neutroneneinfangreaktionen erforderlich sind, um eine größere Anzahl von Curiumprotonen zu erreichen. Infolgedessen hängt das Verhältnis von Iod-129 zu Curium-247 stark von der Anzahl der Neutronen ab, die zum Zeitpunkt ihrer Entstehung verfügbar waren.

Das Team berechnete das Jod-129 aufCurium-247, synthetisiert durch Kollisionen von Neutronensternen und Schwarzen Löchern, um die richtigen Bedingungen zu finden, die die Zusammensetzung von Meteoriten nachahmen. Sie kamen zu dem Schluss, dass die Anzahl der Neutronen, die während des letzten R-Prozess-Ereignisses vor der Geburt des Sonnensystems verfügbar waren, nicht zu groß sein konnte. Andernfalls würde im Vergleich zu Jod zu viel Curium gebildet. Dies bedeutet, dass sehr neutronenreiche Quellen, wie Materie, die sich während einer Kollision von der Oberfläche eines Neutronensterns gelöst hat, wahrscheinlich keine wichtige Rolle spielten.

Was hat diese R-Prozess-Kernel geschaffen?Während die Forscher neue informative Informationen darüber liefern konnten, wie sie erstellt wurden, konnten sie die Natur des astronomischen Objekts, das sie erstellt hat, nicht bestimmen. Dies liegt daran, dass Nukleosynthesemodelle auf unsicheren nuklearen Eigenschaften basieren und es immer noch unklar ist, wie die Verfügbarkeit von Neutronen mit bestimmten astronomischen Objekten wie massiven Explosionen von Sternen und kollidierenden Neutronensternen in Beziehung gesetzt werden kann.

Mit dieser neuen DiagnoseFortschritte bei der astrophysikalischen Modellierung und beim Verständnis der nuklearen Eigenschaften können Aufschluss darüber geben, welche astronomischen Objekte die schwersten Elemente im Sonnensystem erzeugen.

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