ธาตุหนักที่เราพบเจอในชีวิตประจำวันเช่นเหล็กและเงินนั้นไม่ใช่
คำถามที่ว่าเหตุการณ์ทางดาราศาสตร์สามารถการผลิตองค์ประกอบที่หนักที่สุดยังคงเป็นปริศนามานานหลายทศวรรษ ปัจจุบันเชื่อกันว่ากระบวนการ r สามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างการชนกันอย่างรุนแรงระหว่างดาวนิวตรอนสองดวงระหว่างดาวนิวตรอนกับหลุมดำหรือในระหว่างการระเบิดที่หายากหลังจากการตายของดาวมวลสูง เหตุการณ์พลังงานสูงเหล่านี้หายากมากในจักรวาล เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นนิวตรอนจะรวมอยู่ในนิวเคลียสของอะตอมแล้วเปลี่ยนเป็นโปรตอน เนื่องจากองค์ประกอบในตารางธาตุถูกกำหนดโดยจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสกระบวนการ r จึงสร้างนิวเคลียสที่หนักขึ้นเมื่อจับนิวตรอนได้มากขึ้น
นิวเคลียสบางส่วนจึงก่อตัวขึ้นตามมากระบวนการ r มีกัมมันตภาพรังสี และใช้เวลาหลายล้านปีในการสลายตัวเป็นนิวเคลียสที่เสถียร ไอโอดีน-129 และคูเรียม-247 — นิวเคลียสสองชนิดที่ก่อตัวก่อนการก่อตัวของดวงอาทิตย์ พวกมันถูกฝังอยู่ในของแข็งซึ่งในที่สุดก็ตกลงสู่พื้นผิวโลกเหมือนอุกกาบาต ภายในอุกกาบาตเหล่านี้ การสลายกัมมันตภาพรังสีทำให้เกิดนิวเคลียสที่เสถียรมากเกินไป ปัจจุบันนี้ ปริมาณส่วนเกินนี้สามารถวัดได้ในห้องปฏิบัติการเพื่อระบุปริมาณไอโอดีน-129 และคูเรียม-247 ที่มีอยู่ในระบบสุริยะก่อนการก่อตัว
ทำไมแกนทั้งสองของ r-process จึงมีความพิเศษ?พวกเขามีคุณสมบัติตามปกติ: พวกมันสลายตัวในอัตราเกือบเท่ากัน กล่าวอีกนัยหนึ่งอัตราส่วนระหว่างไอโอดีน -129 และคูเรียม -247 ไม่ได้เปลี่ยนแปลงนับตั้งแต่สร้างขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อน
“นี่เป็นความบังเอิญที่น่าทึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาเนื่องจากนิวเคลียสเหล่านี้เป็นสองในห้านิวเคลียสของกระบวนการ r กัมมันตภาพรังสีที่สามารถวัดได้ในอุกกาบาต ด้วยอัตราส่วนของไอโอดีน-129 ต่อคูเรียม-247 ที่แข็งตัวตามเวลาเหมือนฟอสซิลยุคก่อนประวัติศาสตร์ เราสามารถดูการผลิตธาตุหนักระลอกสุดท้ายที่หล่อหลอมองค์ประกอบของระบบสุริยะและทุกสิ่งในระบบได้โดยตรง”
เบอนัวต์ โกเต หอดูดาวคอนโคลา
ไอโอดีนที่มีโปรตอน 53 ตัวสร้างได้ง่ายกว่าคูเรียมด้วยโปรตอน 96 นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าปฏิกิริยาการจับนิวตรอนจำเป็นต้องใช้มากขึ้นเพื่อให้ได้โปรตอนคูเรียมจำนวนมากขึ้น ด้วยเหตุนี้อัตราส่วนของไอโอดีน -129 ต่อคูเรียม -247 จึงขึ้นอยู่กับจำนวนนิวตรอนที่มีอยู่ในช่วงเวลาของการสร้าง
ทีมคำนวณไอโอดีน -129 ถึงคูเรียม -247 สังเคราะห์โดยการชนกันของดาวนิวตรอนและหลุมดำเพื่อค้นหาชุดเงื่อนไขที่ถูกต้องซึ่งเลียนแบบองค์ประกอบของอุกกาบาต พวกเขาสรุปได้ว่าจำนวนนิวตรอนที่มีอยู่ในช่วง r-process เหตุการณ์สุดท้ายก่อนการเกิดระบบสุริยะไม่ควรมีมากเกินไป มิฉะนั้นจะเกิดคูเรียมมากเกินไปเมื่อเทียบกับไอโอดีน ซึ่งหมายความว่าแหล่งที่มาที่มีนิวตรอนมากเช่นสสารที่หลุดออกจากพื้นผิวของดาวนิวตรอนระหว่างการชนกันอาจไม่ได้มีบทบาทสำคัญ
แล้วอะไรที่สร้างเมล็ด r-process เหล่านี้ขึ้นมา?ในขณะที่นักวิจัยสามารถให้ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับการสร้างขึ้นได้ แต่พวกเขาไม่สามารถระบุลักษณะของวัตถุทางดาราศาสตร์ที่สร้างขึ้นได้ นี่เป็นเพราะแบบจำลองการสังเคราะห์นิวคลีโอซินโดยอาศัยคุณสมบัติทางนิวเคลียร์ที่ไม่แน่นอนและยังไม่มีความชัดเจนว่าจะเชื่อมโยงความพร้อมของนิวตรอนกับวัตถุทางดาราศาสตร์ที่เฉพาะเจาะจงได้อย่างไรเช่นการระเบิดของดาวฤกษ์จำนวนมากและดาวนิวตรอนที่ชนกัน
ด้วยการวินิจฉัยใหม่นี้ความก้าวหน้าของเครื่องมือในการสร้างแบบจำลองทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์และการทำความเข้าใจคุณสมบัติของนิวเคลียร์สามารถเปิดเผยได้ว่าวัตถุทางดาราศาสตร์ใดสร้างองค์ประกอบที่หนักที่สุดในระบบสุริยะ
อ่านเพิ่มเติม:
นักฟิสิกส์ได้สร้างอะนาล็อกของหลุมดำและยืนยันทฤษฎีของ Hawking นำไปสู่ที่ไหน?
ภาพพาโนรามาแรกของดาวอังคารปรากฏขึ้น ประกอบด้วยภาพถ่าย 142 ภาพ!
ภูเขาน้ำแข็งขนาดยักษ์ได้แยกตัวออกจากแอนตาร์กติกา มีพื้นที่ 1270 ตารางกิโลเมตร
นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบขีด จำกัด ความเร็วในโลกควอนตัม