De ce există atât de mult aur în universul cunoscut?

Există prea mult aur în univers, sau cel puțin în zona în care trăim. Poate că aceasta nu este o problemă, pentru că prețuim foarte mult aurul. Chestia este că nimeni nu știe de unde a venit. Și asta îi intrigă pe oamenii de știință.

Pentru că pământul a fost topit în momentul în care s-a format, aproape tot aurul de pe planeta noastră la acel moment probabil s-a cufundat în miezul planetei. Prin urmare, se presupune că cea mai mare parte din aur găsit în Scoarta terestra iar mantaua a fost adusă pe Pământ mai târziu de impacturile de asteroizi în timpul Bombardamentului Greu Târziu, acum aproximativ 4 miliarde de ani.

Un exemplu zăcăminte de aur din bazinul Witwatersrand din Africa de Sud, cea mai bogată resursă cunoscută aur pe pământ, atribut. Cu toate acestea, acest scenariu este pus sub semnul întrebării. Stâncile purtătoare de aur din Witwatersrand (1) au fost stivuite între 700 și 950 de milioane de ani înainte de impact meteoritul Vredefort. În orice caz, probabil a fost o altă influență externă. Chiar dacă presupunem că aurul pe care îl găsim în scoici vine din interior, trebuie să fi venit și de undeva din interior.

1. Roci purtătoare de aur din bazinul Witwatersrand din Africa de Sud.

Deci, de unde a venit tot aurul nostru și nu al nostru inițial? Există câteva alte teorii despre exploziile supernovei atât de puternice încât stelele se răstoarnă. Din păcate, chiar și astfel de fenomene ciudate nu explică problema.

ceea ce înseamnă că este imposibil de făcut, deși alchimiștii au încercat cu mulți ani în urmă. obține metal luciosșaptezeci și nouă de protoni și 90 până la 126 de neutroni trebuie să fie legați împreună pentru a forma un nucleu atomic uniform. Aceasta este . O astfel de fuziune nu are loc suficient de des, sau cel puțin nu în vecinătatea noastră cosmică imediată, pentru a o explica. bogăție gigantică de aurpe care o găsim pe Pământ și în. Noi cercetări au arătat că cele mai comune teorii despre originea aurului, adică. ciocnirile stelelor neutronice (2) nu oferă, de asemenea, un răspuns exhaustiv la întrebarea conținutului său.

Aurul va cădea în gaura neagră

Acum se știe că elementele cele mai grele format atunci când nucleele atomilor din stele captează molecule numite neutroni. Pentru majoritatea vedetelor vechi, inclusiv cele găsite în galaxii pitice din acest studiu, procesul este rapid și, prin urmare, este numit „procesul r”, unde „r” înseamnă „rapid”. Există două locuri desemnate în care procesul teoretic are loc. Primul focar potențial este o explozie de supernovă care creează câmpuri magnetice mari - o supernovă magnetorotațională. Al doilea este alăturarea sau ciocnirea două stele neutronice.

Vedeți producția elemente grele din galaxii În general, oamenii de știință de la Institutul de Tehnologie din California au studiat în ultimii ani mai multe cele mai apropiate galaxii pitice din Telescopul Keka situat pe Mauna Kea, Hawaii. Au vrut să vadă când și cum s-au format cele mai grele elemente din galaxii. Rezultatele acestor studii oferă noi dovezi pentru teza că sursele dominante ale proceselor din galaxiile pitice apar la scară de timp relativ lungă. Aceasta înseamnă că elemente grele au fost create mai târziu în istoria universului. Deoarece supernovele magnetorotaționale sunt considerate a fi un fenomen al universului anterior, întârzierea în producția de elemente grele indică coliziunile stelelor neutronice ca sursă principală.

Semne spectroscopice ale elementelor grele, inclusiv aurul, au fost observate în august 2017 de către observatoarele electromagnetice în evenimentul de fuziune a stelelor neutronice GW170817, după ce evenimentul a fost confirmat ca o fuziune a stelei neutroni. Modelele astrofizice actuale sugerează că un singur eveniment de fuziune a stelei neutronice generează între 3 și 13 mase de aur. mai mult decât tot aurul de pe pământ.

Ciocnirile stelelor neutronice creează aur, deoarece combină protoni și neutroni în nuclee atomice și apoi ejectează nucleele grele rezultate în spaţiu. Procese similare, care în plus ar furniza cantitatea necesară de aur, ar putea avea loc în timpul exploziilor de supernove. „Dar stelele suficient de masive pentru a produce aur într-o astfel de erupție se transformă în găuri negre”, a declarat pentru LiveScience Chiaki Kobayashi (3), astrofizician la Universitatea din Hertfordshire din Marea Britanie și autor principal al celui mai recent studiu pe acest subiect. Deci, într-o supernova obișnuită, aurul, chiar dacă este format, este aspirat în gaura neagră.

3. Chiaki Kobayashi de la Universitatea din Hertfordshire

Dar acele supernove ciudate? Acest tip de explozie de stele, așa-numita supernova magnetorotațională, o supernovă foarte rară. steaua pe moarte se învârte atât de repede în el și este înconjurat de el câmp magnetic puterniccă s-a răsturnat de la sine când a explodat. Când moare, steaua eliberează jeturi albe fierbinți de materie în spațiu. Pentru că steaua este întoarsă pe dos, jeturile sale sunt pline de miez de aur. Chiar și acum, stelele care alcătuiesc aurul sunt un fenomen rar. Și mai rare sunt stelele care creează aur și îl lansează în spațiu.

Cu toate acestea, potrivit cercetătorilor, nici măcar ciocnirea stelelor neutronice și a supernovelor magnetorotaționale nu explică de unde provine o asemenea abundență de aur pe planeta noastră. „Fuziunile stelelor de neutroni nu sunt suficiente”, spune el. Kobayashi. „Și, din păcate, chiar și cu adăugarea acestei a doua surse potențiale de aur, acest calcul este greșit.”

Este dificil de determinat exact cât de des mici stele neutronice, care sunt rămășițe foarte dense ale supernovelor antice, se ciocnesc unele cu altele. Dar acest lucru probabil nu este foarte comun. Oamenii de știință au observat acest lucru o singură dată. Estimările arată că acestea nu se ciocnesc suficient de des pentru a produce aurul găsit. Acestea sunt concluziile doamnei Kobayashi și colegii săi, pe care i-au publicat în septembrie 2020 în The Astrophysical Journal. Acestea nu sunt primele astfel de descoperiri ale oamenilor de știință, dar echipa sa a colectat o cantitate record de date de cercetare.

Interesant, autorii explică în detaliu cantitatea de elemente mai ușoare găsite în univers, cum ar fi carbonul ¹²C și, de asemenea, mai greu decât aurul, cum ar fi uraniul ²³⁸U. În modelele lor, cantitățile unui astfel de element precum stronțiul pot fi explicate prin ciocnirea stelelor neutronice, iar europiul prin activitatea supernovelor magnetorotaționale. Acestea au fost elementele cu care oamenii de știință obișnuiau să întâmpine dificultăți în a explica proporțiile apariției lor în spațiu, dar aurul, sau mai degrabă, cantitatea sa, este încă un mister.