საიდან მოვიდა დედამიწაზე ოქრო და სხვა მძიმე ელემენტები?


საიდან მოვიდა დედამიწაზე ოქრო და სხვა მძიმე ელემენტები - ნეიტრონული ვარსკვლავებიდან თუ სუპერნოვებიდანმზის სისტემის მძიმე ელემენტების, მაგალითად, ოქროსა და პლატინის წარმოშობის საკითხი ასტრონომთა დიდი ინტერესის საგანია. ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარული თეორიის მიხედვით, ისინი კოსმოსში ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახების შედეგად მიმიოფანტა.

კონკრეტულად საქმე ეხება სუპერკაშკაშა, ე. წ. კოლაფსირებადი ტიპის სუპერნოვას, ანუ მზეზე 30-ჯერ მეტი მასის მქონე სწრაფად მბრუნავ ვარსკვლავთა აფეთქებას; შავ ხვრელად გადაქცევამდე (კოლაფსირებამდე) ისინი საკმაოდ სანახაობრივად ფეთქდებიან.

გუელფის უნივერსიტეტის ფიზიკოსის, დენიელ სიგელის განცხადებით, ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებების კვლევის შემდეგ ისინი მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ძალიან განსხვავებული ტიპის ვარსკვლავური აფეთქების შედეგად შავი ხვრელების დაბადებისას უფრო მეტი ოქრო წარმოიქმნება, ვიდრე ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებისას.

2017 წელს დაფიქსირებულმა ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებამ  დაადასტურა, რომ ასეთი შეჯახების შედეგად მძიმე ელემენტები წარმოიქმნება. პირველად ისტორიაში, ამ შეჯახების (GW 170817) ელექტრომაგნიტურ მონაცემებში მეცნიერებმა დააფიქსირეს მძიმე ელემენტების წარმოქმნა; მათ შორის იყო ოქრო, პლატინა და ურანი.

უმძლავრეს აფეთქებებს, მაგალითად, ვარსკვლავთა შეჯახებას ან სუპერნოვას შეუძლია გამოიწვიოს ნეიტრონთა სწრაფი ჩაჭერის პროცესი, იგივე r-პროცესი — ბირთვულ რეაქციათა სერია, რომლის დროსაც ატომის ბირთვი ეჯახება ნეიტრონებს და სინთეზირდება რკინაზე მძიმე ელემენტები. საჭიროა ეს რეაქცია იმდენად სწრაფად წარიმართოს, რომ რადიოაქტიური დაშლა არ მოხდეს იქამდე, ვიდრე ბირთვს უფრო მეტი ნეიტრონები დაემატება. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ რეაქცია უნდა მოხდეს გარემოში, რომელშიც ბევრი თავისუფალი ნეიტრონი დაფარფატებს, მაგალითად, აფეთქებულ ვარსკვლავში.

2017 წლის ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახების (GW 170817) შემთხვევაში, r-პროცესის შედეგად წარმოქმნილი ელემენტები დააფიქსირეს მატერიის დისკოში, რომელიც შეჯახების შემდეგ ნეიტრონულ ვარსკვლავთა გარშემო მოძრაობდა. ამ მოვლენის ფიზიკის შესწავლისას, სიგელი და მისი ჯგუფი მიხვდა, რომ იგივე ფენომენი შეიძლება მოხდეს სხვა კოსმოსური აფეთქებების დროსაც.

სუპერკომპიუტერების გამოყენებით, მოახდინეს კოლაფსირებადი სუპერნოვას ფიზიკის სიმულირება.

“მძიმე ელემენტების 80 პროცენტი ამ აფეთქებების შედეგად უნდა წარმოიქმნებოდეს. ეს გახლავთ სუპერნოვათა ძალიან იშვიათი ტიპი, ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებაზე უფრო იშვიათი, მაგრამ მათ მიერ კოსმოსში გატყორცნილი მატერიის ოდენობა გაცილებით დიდია, ვიდრე ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებისას“, — ამბობს სიგელი.

როგორც იგი აღნიშნავს, სიმულაციის დროს წარმოქმნილ ამ ელემენტთა ოდენობა და გადანაწილება საოცრად ჰგავდა დღეს დედამიწაზე არსებულს.

ანუ, ნიშნავს თუ არა ეს იმას, რომ დედამიწაზე r-პროცესის ელემენტების 0,3 პროცენტი 4,6 მილიარდი წლის წინ ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახების შედეგად მოვიდა? — სავარაუდოდ, არა. სიგელის სიმულაციების მიხედვით, ჩვენს პლანეტაზე ამ ელემენტთა 20 პროცენტზე მეტი მაინც ნეიტრონულ ვარსკვლავთა და შავ ხვრელთა შეჯახების შედეგად უნდა იყოს მოსული.

ჯგუფი იმედოვნებს, რომ ამ საკითხს მეტ სინათლეს მოჰფენს ჯეიმს ვების კოსმოსური ტელესკოპი, რომელიც 2021 წელს გაეშვება. მის მგრძნობიარე ინსტრუმენტებს შეეძლება შორეულ გალაქტიკებში დააფიქსიროს კოლაფსირებად სუპერნოვათა რადიაცია და ირმის ნახტომში სხვადასხვა ელემენტთა ოდენობა.

სიგელის თქმით, იმის გარკვევა, თუ საიდან მოვიდა მძიმე ელემენტები, დაგვეხმარება გავიგოთ, როგორ შენდებიან გალაქტიკა ქიმიურად და საერთოდ, როგორ წარმოიქმნებიან.

მომზადებულია news.uoguelph.ca-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით