Hvers vegna er svona mikið gull í hinum þekkta alheimi?

Það er of mikið af gulli í alheiminum, eða að minnsta kosti á svæðinu þar sem við búum. Kannski er þetta ekki vandamál, því við metum gull mjög mikið. Málið er að enginn veit hvaðan það kom. Og þetta heillar vísindamenn.

Vegna þess að jörðin var bráðin á þeim tíma sem hún var mynduð, næstum allt gullið á plánetunni okkar á þeim tíma steyptist líklega í kjarna plánetunnar. Því er gert ráð fyrir að megnið af gullinu sem finnst í Jarðskorpan og möttillinn var fluttur til jarðar síðar með smástirniárásum í Seint Heavy Bombardment, fyrir um 4 milljörðum ára.

Sem dæmi gullinnstæður í Witwatersrand vatninu í Suður-Afríku, ríkasta auðlind sem vitað er um gull á jörðu, eiginleiki. Hins vegar er verið að draga þessa atburðarás í efa. Gullberandi steinar við Witwatersrand (1) var staflað á milli 700 og 950 milljón árum fyrir áhrifin Vredefort loftsteininn. Í öllu falli var það líklega önnur ytri áhrif. Jafnvel þótt við gerum ráð fyrir að gullið sem við finnum í skeljunum komi innan frá, þá hlýtur það líka að hafa komið einhvers staðar innan frá.

1. Gullberandi steinar í Witwatersrand vatninu í Suður-Afríku.

Svo hvaðan kom allt gullið okkar en ekki okkar upphaflega? Það eru nokkrar aðrar kenningar um sprengistjörnusprengingar svo öflugar að stjörnur falla. Því miður skýra jafnvel slík undarleg fyrirbæri ekki vandamálið.

sem þýðir að það er ómögulegt að gera, þó gullgerðarmennirnir hafi reynt fyrir mörgum árum síðan. Fáðu glansandi málmurSjötíu og níu róteindir og 90 til 126 nifteindir verða að vera bundin saman til að mynda einsleitan atómkjarna. Þetta er . Slík sameining gerist ekki nógu oft, eða að minnsta kosti ekki í okkar nánasta alheimshverfi, til að útskýra það. risastór gullauðursem við finnum á jörðinni og í. Nýjar rannsóknir hafa sýnt að algengustu kenningar um uppruna gulls, þ.e. árekstrar nifteindastjarna (2) gefa heldur ekki tæmandi svar við spurningunni um innihald þeirra.

Gull mun falla í svartholið

Nú er það vitað þyngstu þættirnir myndast þegar kjarnar atóma í stjörnum fanga sameindir sem kallast nifteindir. Fyrir flestar gamlar stjörnur, þar á meðal þær sem finnast í dvergvetrarbrautir út frá þessari rannsókn er ferlið hratt og er því kallað "r-ferlið", þar sem "r" stendur fyrir "hratt". Það eru tveir tilnefndir staðir þar sem ferlið fer fræðilega fram. Fyrsta hugsanlega áherslan er sprengistjörnusprenging sem skapar stór segulsvið - segulsnúningssprengistjörnu. Annað er að sameinast eða rekast tvær nifteindastjörnur.

Skoða framleiðslu þung frumefni í vetrarbrautum Almennt séð hafa vísindamenn við California Institute of Technology undanfarin ár rannsakað nokkra næstu dvergvetrarbrautir frá Keka sjónauki staðsett á Mauna Kea, Hawaii. Þeir vildu sjá hvenær og hvernig þyngstu frumefnin í vetrarbrautum mynduðust. Niðurstöður þessara rannsókna gefa nýjar vísbendingar um þá kenningu að ríkjandi uppsprettur ferla í dvergvetrarbrautum komi fram á tiltölulega löngum tímakvarða. Þetta þýðir að þungir frumefni urðu til síðar í sögu alheimsins. Þar sem segulsnúningssprengistjörnur eru taldar vera fyrirbæri fyrri alheims bendir töfin í framleiðslu þungra frumefna á árekstra nifteindastjörnu sem aðaluppsprettu þeirra.

Litrófsmerki um þunga frumefni, þar á meðal gull, sáust í ágúst 2017 af rafsegulstjörnustöðvum í nifteindastjörnusamruna atburðinum GW170817 eftir að atburðurinn var staðfestur sem nifteindastjörnusamruni. Núverandi stjarneðlisfræðileg líkön benda til þess að samruni stakra nifteindastjörnur myndi á bilinu 3 til 13 massa af gulli. meira en allt gullið á jörðinni.

Nifteindastjörnuárekstrar skapa gullvegna þess að þær sameina róteindir og nifteindir í atómkjarna og kasta síðan þungu kjarnanum sem myndast út í pláss. Svipuð ferli, sem að auki myndu gefa tilskilið magn af gulli, gætu átt sér stað við sprengistjörnusprengingar. „En nógu stórfelldar stjörnur til að framleiða gull í slíku gosi breytast í svarthol,“ sagði Chiaki Kobayashi (3), stjarneðlisfræðingur við háskólann í Hertfordshire í Bretlandi og aðalhöfundur nýjustu rannsóknarinnar um efnið, við LiveScience. Svo, í venjulegri sprengistjarna, sogast gull, jafnvel þótt það myndist, inn í svartholið.

3. Chiaki Kobayashi frá háskólanum í Hertfordshire

Hvað með þessar undarlegu sprengistjörnur? Þessi tegund af stjörnusprengingu, svokölluð sprengistjarna segulsnúnings, mjög sjaldgæf sprengistjarna. deyjandi stjarna hann snýst svo hratt í því og er umkringdur því sterkt segulsviðað það valt af sjálfu sér þegar það sprakk. Þegar hún deyr gefur stjarnan heita hvíta efnisstróka út í geiminn. Vegna þess að stjörnunni er snúið út og inn eru strókar hennar fullar af gylltum kjarna. Jafnvel núna eru stjörnurnar sem mynda gull sjaldgæft fyrirbæri. Jafnvel sjaldgæfara eru stjörnur sem búa til gull og skjóta því út í geiminn.

Hins vegar, að sögn vísindamannanna, skýrir jafnvel árekstur nifteindastjarna og segulsnúningssprengistjörnur ekki hvaðan slík gnægð gulls á plánetunni okkar kom. „Sameningar nifteindastjörnu eru ekki nóg,“ segir hann. Kobayashi. „Og því miður, jafnvel með því að bæta við þessari annarri hugsanlegu gullgjafa, þá er þessi útreikningur rangur.

Það er erfitt að ákvarða nákvæmlega hversu oft litlar nifteindastjörnur, sem eru mjög þéttar leifar af fornum sprengistjörnum, rekast hver á aðra. En þetta er líklega ekki mjög algengt. Vísindamenn hafa aðeins einu sinni séð þetta. Áætlanir sýna að þeir rekast ekki nógu oft til að framleiða gullið sem fannst. Þetta eru niðurstöður frúarinnar Kobayashi og samstarfsmenn hans, sem þeir birtu í september 2020 í The Astrophysical Journal. Þetta eru ekki fyrstu slíkar niðurstöður vísindamanna, en teymi hans hefur safnað metmagni af rannsóknargögnum.

Athyglisvert er að höfundar útskýra í smáatriðum magn léttari frumefna sem finnast í alheiminum, eins og kolefni ¹²C, og einnig þyngri en gull, eins og úran ²³⁸U. Í líkönum þeirra er hægt að útskýra magn frumefnis eins og strontíums með árekstri nifteindastjarna og evrópíums með virkni segulsnúningssprengistjörnur. Þetta voru frumefnin sem vísindamenn áttu í erfiðleikum með að útskýra hlutföll þeirra í geimnum, en gull, eða réttara sagt, magn þess, er enn ráðgáta.