Varför finns det så mycket guld i det kända universum?

Det finns för mycket guld i universum, eller åtminstone i området där vi bor. Det kanske inte är ett problem, eftersom vi värdesätter guld väldigt mycket. Saken är den att ingen vet var den kom ifrån. Och detta fascinerar forskare.

Eftersom jorden var smält när den bildades, nästan allt guld på vår planet vid den tiden störtade förmodligen in i planetens kärna. Därför antas det att det mesta av guldet som finns i jordskorpan och manteln fördes till jorden senare av asteroidnedslag under det sena tunga bombardementet, för cirka 4 miljarder år sedan.

Ett exempel guldfyndigheter i Witwatersrandbassängen i Sydafrika, den rikaste resursen som är känd guld på jorden, attribut. Men detta scenario ifrågasätts för närvarande. Guldbärande stenar i Witwatersrand (1) staplades mellan 700 och 950 miljoner år före nedslaget Vredefort-meteoriten. I alla fall var det nog en annan yttre påverkan. Även om vi antar att guldet vi hittar i skalen kommer inifrån så måste det också ha kommit någonstans inifrån.

1. Guldbärande stenar i Witwatersrandbassängen i Sydafrika.

Så var kom allt vårt guld och inte vårt ursprungligen ifrån? Det finns flera andra teorier om supernovaexplosioner så kraftfulla att stjärnor välter. Tyvärr förklarar inte ens sådana konstiga fenomen problemet.

vilket betyder att det är omöjligt att göra, även om alkemisterna försökte för många år sedan. Skaffa sig blank metall90 protoner och 126 till XNUMX neutroner måste bindas samman för att bilda en enhetlig atomkärna. Detta . En sådan sammanslagning sker inte tillräckligt ofta, eller åtminstone inte i vårt omedelbara kosmiska grannskap, för att förklara det. gigantisk rikedom av guldsom vi hittar på jorden och i. Ny forskning har visat att de vanligaste teorierna om guldets ursprung, d.v.s. kollisioner av neutronstjärnor (2) ger inte heller ett uttömmande svar på frågan om dess innehåll.

Guld kommer att falla ner i det svarta hålet

Nu är det känt att de tyngsta elementen bildas när kärnorna av atomer i stjärnor fångar molekyler som kallas neutroner. För de flesta gamla stjärnor, inklusive de som finns i dvärggalaxer från denna studie är processen snabb och kallas därför "r-processen", där "r" står för "snabb". Det finns två utpekade platser där processen teoretiskt äger rum. Det första potentiella fokuset är en supernovaexplosion som skapar stora magnetfält - en magnetrotationssupernova. Den andra är sammanfogning eller kolliderar två neutronstjärnor.

Se produktion tunga grundämnen i galaxer I allmänhet har forskare vid California Institute of Technology under de senaste åren studerat flera närmaste dvärggalaxer från Keck teleskop ligger på Mauna Kea, Hawaii. De ville se när och hur de tyngsta elementen i galaxer bildades. Resultaten av dessa studier ger nya bevis för tesen att de dominerande källorna till processer i dvärggalaxer uppstår på relativt långa tidsskalor. Detta betyder att tunga grundämnen skapades senare i universums historia. Eftersom magnetrotationssupernovor anses vara ett fenomen i det tidigare universum, pekar eftersläpningen i produktionen av tunga grundämnen på kollisioner med neutronstjärnor som deras huvudsakliga källa.

Spektroskopiska tecken på tunga element, inklusive guld, observerades i augusti 2017 av elektromagnetiska observatorier i sammanslagningen av neutronstjärnor GW170817 efter att händelsen bekräftats som en sammanslagning av neutronstjärnor. Aktuella astrofysiska modeller tyder på att en enda neutronstjärnes sammanslagning genererar mellan 3 och 13 massor av guld. mer än allt guld på jorden.

Neutronstjärnekollisioner skapar guldeftersom de kombinerar protoner och neutroner till atomkärnor och sedan skjuter ut de resulterande tunga kärnorna i Plats. Liknande processer, som dessutom skulle ge den erforderliga mängden guld, skulle kunna inträffa under supernovaexplosioner. "Men stjärnor som är tillräckligt stora för att producera guld i ett sådant utbrott förvandlas till svarta hål," sa Chiaki Kobayashi (3), en astrofysiker vid University of Hertfordshire i Storbritannien och huvudförfattare till den senaste studien i ämnet, till WordsSideKick.com. Så i en vanlig supernova sugs guld, även om det bildas, in i det svarta hålet.

3. Chiaki Kobayashi från University of Hertfordshire

Hur är det med de där konstiga supernovorna? Denna typ av stjärnexplosion, den sk supernova magnetrotationell, en mycket sällsynt supernova. döende stjärna han snurrar så fort i den och är omgiven av den starkt magnetfältatt den rullade över av sig själv när den exploderade. När den dör släpper stjärnan heta vita strålar av materia ut i rymden. Eftersom stjärnan är vänd ut och in är dess jetstrålar fulla av gyllene kärnor. Även nu är stjärnorna som utgör guld ett sällsynt fenomen. Ännu sällsyntare är stjärnor som skapar guld och skjuter upp det i rymden.

Men enligt forskarna förklarar inte ens kollisionen av neutronstjärnor och magnetrotationssupernovor var ett sådant överflöd av guld på vår planet kom ifrån. "Neutronstjärnefusioner räcker inte", säger han. Kobayashi. "Och tyvärr, även med tillägget av denna andra potentiella guldkälla, är denna beräkning felaktig."

Det är svårt att avgöra exakt hur ofta små neutronstjärnor, som är mycket täta rester av forntida supernovor, kolliderar med varandra. Men detta är nog inte särskilt vanligt. Forskare har bara observerat detta en gång. Uppskattningar visar att de inte kolliderar tillräckligt ofta för att producera guldet som hittas. Detta är damens slutsatser Kobayashi och hans kollegor, som de publicerade i september 2020 i The Astrophysical Journal. Detta är inte de första sådana fynden av forskare, men hans team har samlat in en rekordmängd forskningsdata.

Intressant nog förklarar författarna i detalj mängden lättare grundämnen som finns i universumsåsom kol ¹²C, och även tyngre än guld, såsom uran ²³⁸U. I deras modeller kan mängderna av ett sådant element som strontium förklaras av kollisionen av neutronstjärnor och europium av aktiviteten hos magnetorotationella supernovor. Dessa var de element som forskare brukade ha svårt att förklara proportionerna av deras förekomst i rymden, men guld, eller snarare dess kvantitet, är fortfarande ett mysterium.