Tại sao có rất nhiều vàng trong vũ trụ đã biết?

Có quá nhiều vàng trong vũ trụ, hoặc ít nhất là trong khu vực chúng ta đang sống. Có lẽ đây không phải là vấn đề, vì chúng ta rất coi trọng vàng. Vấn đề là, không ai biết nó đến từ đâu. Và điều này khiến các nhà khoa học tò mò.

Bởi vì trái đất đã nóng chảy vào thời điểm nó được hình thành, gần như tất cả vàng trên hành tinh của chúng ta vào thời điểm đó có thể đã rơi vào lõi của hành tinh. Do đó, người ta cho rằng hầu hết vàng được tìm thấy trong vỏ trái đất và lớp phủ được đưa đến Trái đất sau đó do tác động của tiểu hành tinh trong Vụ Bắn phá Nặng nề muộn, khoảng 4 tỷ năm trước.

На ví dụ mỏ vàng ở lưu vực Witwatersrand ở Nam Phi, nguồn tài nguyên phong phú nhất được biết đến vàng trên trái đất, thuộc tính. Tuy nhiên, kịch bản này hiện đang bị đặt dấu hỏi. Đá chứa vàng ở Witwatersrand (1) được xếp chồng lên nhau từ 700 đến 950 triệu năm trước khi tác động thiên thạch Vredefort. Trong mọi trường hợp, đó có thể là một tác động bên ngoài khác. Ngay cả khi chúng ta giả định rằng vàng mà chúng ta tìm thấy trong vỏ đến từ bên trong, nó cũng phải đến từ một nơi nào đó bên trong.

1. Những tảng đá chứa vàng của lưu vực Witwatersrand ở Nam Phi.

Vậy tất cả vàng của chúng ta và không phải của chúng ta ban đầu đến từ đâu? Có một số giả thuyết khác về vụ nổ siêu tân tinh mạnh đến mức các ngôi sao lật nhào. Thật không may, ngay cả những hiện tượng kỳ lạ như vậy cũng không giải thích được vấn đề.

điều đó có nghĩa là không thể làm được, mặc dù các nhà giả kim đã cố gắng từ nhiều năm trước. Lấy kim loại sáng bóngBảy mươi chín proton và 90 đến 126 nơtron phải liên kết với nhau để tạo thành một hạt nhân nguyên tử đồng nhất. Nó . Một sự hợp nhất như vậy không thường xuyên xảy ra, hoặc ít nhất là không ở khu vực lân cận vũ trụ của chúng ta, để giải thích điều đó. tài sản khổng lồ của vàngmà chúng tôi tìm thấy trên Trái đất và trong đó. Nghiên cứu mới đã chỉ ra rằng các lý thuyết phổ biến nhất về nguồn gốc của vàng, tức là va chạm của các sao neutron (2) cũng không cung cấp câu trả lời đầy đủ cho câu hỏi về nội dung của nó.

Vàng sẽ rơi vào hố đen

Bây giờ người ta biết rằng các nguyên tố nặng nhất được hình thành khi hạt nhân của các nguyên tử trong các ngôi sao bắt giữ các phân tử được gọi là nơtron. Đối với hầu hết các ngôi sao cũ, bao gồm cả những ngôi sao được tìm thấy trong thiên hà lùn từ nghiên cứu này, quy trình diễn ra nhanh và do đó được gọi là "r-quy trình", trong đó "r" là viết tắt của "fast". Về mặt lý thuyết, có hai địa điểm được chỉ định nơi quá trình này diễn ra. Trọng tâm tiềm năng đầu tiên là vụ nổ siêu tân tinh tạo ra từ trường lớn - siêu tân tinh từ trường quay. Thứ hai là tham gia hoặc va chạm hai ngôi sao neutron.

Xem sản xuất các nguyên tố nặng trong thiên hà Nhìn chung, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ California trong những năm gần đây đã nghiên cứu một số thiên hà lùn gần nhất từ Kính thiên văn Keck nằm trên Mauna Kea, Hawaii. Họ muốn xem các nguyên tố nặng nhất trong các thiên hà hình thành khi nào và như thế nào. Kết quả của những nghiên cứu này cung cấp bằng chứng mới cho luận điểm rằng nguồn gốc của các quá trình trong các thiên hà lùn phát sinh trên quy mô thời gian tương đối dài. Điều này có nghĩa là các nguyên tố nặng được tạo ra muộn hơn trong lịch sử vũ trụ. Vì siêu tân tinh chuyển động từ được coi là một hiện tượng của vũ trụ trước đó, sự chậm trễ trong quá trình sản xuất các nguyên tố nặng chỉ ra các vụ va chạm sao neutron là nguồn gốc chính của chúng.

Dấu hiệu quang phổ của các nguyên tố nặng, bao gồm cả vàng, đã được quan sát vào tháng 2017 năm 170817 bởi các đài quan sát điện từ trong sự kiện sáp nhập sao neutron GW3 sau khi sự kiện này được xác nhận là một sự hợp nhất sao neutron. Các mô hình vật lý thiên văn hiện tại cho thấy rằng một sự kiện hợp nhất sao neutron duy nhất tạo ra khối lượng vàng từ 13 đến XNUMX. hơn tất cả vàng trên trái đất.

Sao neutron va chạm tạo ra vàng, bởi vì chúng kết hợp proton và neutron thành hạt nhân nguyên tử, rồi phóng ra hạt nhân nặng tạo thành khoảng trống. Các quá trình tương tự, ngoài việc cung cấp lượng vàng cần thiết, có thể xảy ra trong các vụ nổ siêu tân tinh. Chiaki Kobayashi (3), một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Hertfordshire ở Anh và là tác giả chính của nghiên cứu mới nhất về chủ đề này, nói với LiveScience: “Nhưng những ngôi sao đủ lớn để tạo ra vàng trong một vụ phun trào như vậy sẽ biến thành lỗ đen. Vì vậy, trong một siêu tân tinh bình thường, vàng, ngay cả khi nó được hình thành, vẫn bị hút vào lỗ đen.

3. Chiaki Kobayashi của Đại học Hertfordshire

Còn những siêu tân tinh kỳ lạ đó thì sao? Loại vụ nổ sao này, cái gọi là siêu tân tinh từ tính, một siêu tân tinh rất hiếm. ngôi sao đang chết anh ấy quay rất nhanh trong đó và được bao quanh bởi nó từ trường mạnhmà nó tự lăn ra khi phát nổ. Khi nó chết đi, ngôi sao phóng ra các tia vật chất nóng màu trắng vào không gian. Vì ngôi sao quay từ trong ra ngoài, các tia phản lực của nó chứa đầy lõi vàng. Ngay cả bây giờ, các ngôi sao tạo thành vàng là một hiện tượng hiếm. Hiếm hơn nữa là những ngôi sao tạo ra vàng và phóng nó vào không gian.

Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu, ngay cả sự va chạm của các sao neutron và siêu tân tinh chuyển động từ tính cũng không giải thích được nguồn vàng dồi dào như vậy trên hành tinh của chúng ta đến từ đâu. Ông nói: “Sáp nhập sao neutron là không đủ. Kobayashi. “Và thật không may, ngay cả khi có thêm nguồn vàng tiềm năng thứ hai này, tính toán này vẫn sai.”

Rất khó để xác định chính xác tần suất sao neutron nhỏ, là những tàn tích rất dày đặc của các siêu tân tinh cổ đại, va chạm với nhau. Nhưng điều này có lẽ không phổ biến lắm. Các nhà khoa học đã quan sát điều này một lần duy nhất. Các ước tính cho thấy chúng không thường xuyên va chạm nhau để tạo ra số vàng được tìm thấy. Đây là những kết luận của bà Kobayashi và các đồng nghiệp của ông, mà họ đã xuất bản vào tháng 2020 năm XNUMX trên Tạp chí Vật lý Thiên văn. Đây không phải là phát hiện đầu tiên của các nhà khoa học, nhưng nhóm của ông đã thu thập được một lượng dữ liệu nghiên cứu kỷ lục.

Điều thú vị là các tác giả giải thích một số chi tiết số lượng các nguyên tố nhẹ hơn được tìm thấy trong vũ trụ, chẳng hạn như carbon ¹²C, và cũng nặng hơn vàng, chẳng hạn như uranium ²³⁸U. Trong các mô hình của họ, số lượng của một nguyên tố như strontium có thể được giải thích bằng sự va chạm của các sao neutron và europium bằng hoạt động của siêu tân tinh từ trường. Đây là những nguyên tố mà các nhà khoa học từng gặp khó khăn trong việc giải thích tỷ lệ xuất hiện của chúng trong không gian, nhưng vàng, hay đúng hơn là số lượng của nó, vẫn còn là một bí ẩn.