Вчені розкрили, як виникають найважчі елементи у Всесвіті

Важкі елементи, з якими ми стикаємося в нашому повсякденному житті, такі як залізо і срібло, що не

існували на початку Всесвіту 13,7 мільярдароків назад. Вони були створені в часі в результаті ядерних реакцій, званих нуклеосинтезом, які об'єднали атоми разом. Зокрема, йод, золото, платина, уран, плутоній і кюрій - деякі з найважчих елементів - були створені за допомогою особливого типу нуклеосинтеза, званого процесом швидкого захоплення нейтронів або r-процесом.

Питання про те, які астрономічні події можутьвиробляти найважчі елементи, залишався загадкою протягом десятиліть. Сьогодні вважається, що r-процес може відбуватися під час сильних зіткнень між двома нейтронними зірками, між нейтронної зіркою і чорною дірою або під час рідкісних вибухів після смерті масивних зірок. Такі високоенергетичні події відбуваються у Всесвіті дуже рідко. Коли це відбувається, нейтрони включаються в ядра атомів, а потім перетворюються в протони. Оскільки елементи в періодичній таблиці визначаються кількістю протонів в їх ядрах, процес r створює більш важкі ядра в міру захоплення більшої кількості нейтронів.

Деякі з ядер, утворених в результатіr-процесу, радіоактивні, і для їх розпаду на стабільні ядра потрібні мільйони років. Йод-129 і кюрий-247 - два таких ядра, які були утворені до освіти Сонця. Вони були включені в тверді тіла, які в кінцевому підсумку впали на земну поверхню у вигляді метеоритів. Усередині цих метеоритів в результаті радіоактивного розпаду утворився надлишок стабільних ядер. Сьогодні це перевищення можна виміряти в лабораторіях, щоб визначити кількість йоду-129 і кюрія-247, які були присутні в Сонячній системі безпосередньо перед її освітою.

Чому ці два ядра r-процесу такі особливі?У них є звичайна властивість: вони розпадаються майже з однаковою швидкістю. Іншими словами, співвідношення між йодом-129 і кюріем-247 не змінилося з моменту їх створення мільярди років тому.

«Це дивовижний збіг, особливо з урахуваннямтого, що ці ядра є двома з п'яти радіоактивних ядер r-процесу, які можна виміряти в метеоритах. Коли співвідношення йоду-129 і кюрія-247 застигло в часі, як доісторичне викопне, ми можемо безпосередньо поглянути на останню хвилю виробництва важких елементів, яка сформувала склад Сонячної системи і всього в ній ».

Бенуа Коте, обсерваторія Конкол

Йод з його 53 протонами створюється легше, ніж кюрийз його 96 протонами. Це пов'язано з тим, що для досягнення більшого числа протонів кюрія потрібно більше реакцій захоплення нейтронів. Як наслідок, співвідношення йоду-129 і кюрія-247 сильно залежить від кількості нейтронів, які були доступні під час їх створення.

Команда розрахувала співвідношення йоду-129 докюрію-247, синтезовані зіткненнями нейтронних зірок і чорних дір, щоб знайти правильний набір умов, що відтворюють склад метеоритів. Вони прийшли до висновку, що кількість нейтронів, доступних під час останньої події r-процесу перед народженням Сонячної системи, не могло бути занадто великим. В іншому випадку було б утворено занадто багато кюрія в порівнянні з йодом. Це означає, що дуже багаті нейтронами джерела, такі як матерія, що відірвалася від поверхні нейтронної зірки під час зіткнення, ймовірно, не грали важливої ​​ролі.

Так що ж створило ці ядра r-процесу?Хоча дослідники могли надати нову інформативну інформацію про те, як вони були створені, вони не змогли визначити природу астрономічного об'єкта, який їх створив. Це пов'язано з тим, що моделі нуклеосинтеза засновані на невизначених ядерних властивості, і до сих пір неясно, як зв'язати доступність нейтронів з конкретними астрономічними об'єктами - такими, як масивні вибухи зірок і зіштовхуються нейтронні зірки.

За допомогою цього нового діагностичногоінструменту досягнення в області астрофізичного моделювання та розуміння ядерних властивостей можуть виявити, які астрономічні об'єкти створюють найважчі елементи Сонячної системи.

Читати також:

Фізики створили аналог чорної діри і підтвердили теорію Хокінга. До чого це призведе?

З'явилася перша панорама Марса. Вона складається з 142 фото!

Від Антарктиди відокремився гігантський айсберг. Його площа - 1270 квадратних кілометрів.

Вчені виявили межа швидкості в квантовому світі.