Οι επιστήμονες ανακάλυψαν τα πρώτα στοιχεία πυρηνικής σχάσης μεταξύ των άστρων. Η ανακάλυψη υποστηρίζει την ιδέα ότι όταν τα αστέρια νετρονίων συγκρούονται, παράγουν «υπερβαριά» στοιχεία – βαρύτερα από τα βαρύτερα στοιχεία του περιοδικού πίνακα – τα οποία στη συνέχεια διασπώνται Πυρηνική διάσπαση για να αναδείξετε στοιχεία όπως ο χρυσός στα κοσμήματά σας.
Η πυρηνική σχάση είναι βασικά το αντίθετο Πυρηνική σύντηξη. Ενώ η πυρηνική σύντηξη αναφέρεται στη διάσπαση ελαφρύτερων στοιχείων για τη δημιουργία βαρύτερων στοιχείων, η πυρηνική σχάση είναι μια διαδικασία κατά την οποία απελευθερώνεται ενέργεια όταν βαρύτερα στοιχεία διασπώνται για να δημιουργηθούν ελαφρύτερα στοιχεία. Η πυρηνική σχάση είναι επίσης αρκετά γνωστή. Είναι στην πραγματικότητα η βάση για την παραγωγή ενέργειας των πυρηνικών σταθμών εδώ Γη – ωστόσο δεν παρατηρήθηκε να εμφανιστεί μεταξύ τους αστέρια προηγουμένως.
«Οι άνθρωποι πίστευαν ότι η πυρηνική σχάση συμβαίνει στον Κόσμο, αλλά μέχρι σήμερα κανείς δεν έχει καταφέρει να το αποδείξει», δήλωσε ο Μάθιου Μάμπαουερ, συν-συγγραφέας της έρευνας και επιστήμονας στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος. είπε σε δήλωση.
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον επιστήμονα Ian Roederer του Κρατικού Πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας, αναζήτησε δεδομένα για μια ποικιλία στοιχείων στα αστέρια για να βρει τις πρώτες ενδείξεις ότι η πυρηνική σχάση θα μπορούσε να συμβεί κατά τη διάρκεια συγχωνεύσεων άστρων νετρονίων. Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επίλυση του μυστηρίου της τοποθεσίας το σύμπανΤα βαριά στοιχεία προέρχονται από.
Σχετίζεται με: Τι συμβαίνει όταν τα αστέρια νετρονίων συγκρούονται; Οι αστρονόμοι μπορεί επιτέλους να ξέρουν
Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι η πυρηνική σύντηξη δεν είναι μόνο η κύρια πηγή ενέργειας για τα αστέρια, αλλά και η δύναμη που σφυρηλατεί μια ποικιλία στοιχείων, με το «βαρύτερο» να είναι ο σίδηρος.
Ωστόσο, η εικόνα της λεγόμενης πυρηνοσύνθεσης για βαρύτερα στοιχεία όπως ο χρυσός και το ουράνιο είναι λίγο πιο μυστηριώδης. Οι επιστήμονες υποψιάζονται ότι αυτά τα πολύτιμα και σπάνια βαριά στοιχεία σχηματίζονται όταν δύο απίστευτα πυκνά νεκρά αστέρια – Αστέρια νετρονίων – συγκρούονται και συγχωνεύονται, δημιουργώντας ένα περιβάλλον αρκετά βίαιο για να δημιουργηθούν στοιχεία που ακόμη και οι πιο ταραχώδεις καρδιές των αστεριών δεν μπορούν να σχηματίσουν.
Τα στοιχεία για την πυρηνική σχάση που ανακαλύφθηκαν από τον Mumpower και την ομάδα έρχονται με τη μορφή συσχέτισης μεταξύ «ελαφρών μετάλλων ακριβείας» όπως ο άργυρος και «πυρήνων σπάνιων γαιών» όπως το ευρώπιο, που βρίσκονται σε ορισμένα αστέρια. Όταν μία από αυτές τις ομάδες στοιχείων αυξάνεται, αυξάνονται και τα αντίστοιχα στοιχεία στην άλλη ομάδα, διαπίστωσαν οι επιστήμονες.
Η έρευνα της ομάδας προτείνει επίσης ότι μετρώνται στοιχεία με ατομική μάζα Πρωτόνια Και Νετρόνια σε έναν ατομικό πυρήνα – περισσότερα από 260 μπορεί να υπάρχουν γύρω από συντριβές άστρων νετρονίων, ακόμα κι αν αυτή η ύπαρξη είναι βραχύβια. Αυτό είναι πολύ πιο βαρύ από πολλά από τα στοιχεία στο «βαρύ άκρο» του περιοδικού πίνακα.
“Ο μόνος εύλογος τρόπος που θα μπορούσε να προκύψει αυτό μεταξύ διαφορετικών αστεριών είναι εάν υπάρχει μια συνεπής διαδικασία που συμβαίνει κατά τη διάρκεια του σχηματισμού των βαρέων στοιχείων”, είπε ο Mumpower. «Αυτό είναι απίστευτα βαθύ και είναι η πρώτη απόδειξη διάσπασης στον κόσμο, επιβεβαιώνοντας μια θεωρία που προτείναμε πριν από αρκετά χρόνια».
“Καθώς έχουμε συλλέξει περισσότερες παρατηρήσεις, το σύμπαν λέει, “Έι, υπάρχει μια υπογραφή εδώ, και μπορεί να προέλθει μόνο από σχάση”.
Αστέρια νετρονίων και πυρηνική σχάση
Τα αστέρια νετρονίων σχηματίζονται όταν τα τεράστια αστέρια φτάνουν στο τέλος των αποθεμάτων καυσίμου τους, τα οποία χρειάζονται για τις εγγενείς διαδικασίες πυρηνικής σύντηξης, δηλ. Βαρύτητα σταματά. Όταν τα εξωτερικά στρώματα αυτών των αστεριών που πεθαίνουν, σχηματίζονται πυρήνες αστεριών με μάζα μία έως δύο φορές μεγαλύτερη Ο ήλιος κατάρρευση σε πλάτος περίπου 12 μιλίων (20 χιλιομέτρων).
Αυτή η κατάρρευση του πυρήνα συμβαίνει τόσο γρήγορα που Ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια συμπιέζονται μεταξύ τους, δημιουργώντας μια θάλασσα νετρονίων τόσο πυκνή που μια απλή κουταλιά της σούπας αυτού του αστεριού νετρονίων «υλικών» θα ζύγιζε περισσότερο από 1 δισεκατομμύριο τόνους εάν μεταφερόταν στη Γη.
Όταν αυτά τα ακραία αστέρια υπάρχουν σε ένα δυαδικό ζεύγος, περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο. Και καθώς περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο, χάνουν τη γωνιακή ορμή επειδή εκπέμπουν τα λεγόμενα άυλα κύματα στο χωροχρόνο Βαρυτικά κύματα. Αυτό αναγκάζει τους αστέρες νετρονίων να συγκρούονται τελικά, να συγχωνεύονται και, χωρίς έκπληξη, δεδομένης της ακραίας και εξωτικής φύσης τους, να δημιουργούν ένα πολύ βίαιο περιβάλλον.
Αυτή η τελική συγχώνευση αστεριών νετρονίων απελευθερώνει μια αφθονία ελεύθερων νετρονίων, τα οποία είναι σωματίδια που συνήθως συνδέονται με πρωτόνια στους ατομικούς πυρήνες. Αυτό μπορεί να επιτρέψει σε άλλους ατομικούς πυρήνες σε αυτά τα περιβάλλοντα να συλλάβουν γρήγορα αυτά τα ελεύθερα νετρόνια – μια διαδικασία που ονομάζεται ταχεία σύλληψη νετρονίων ή “διαδικασία R”. Αυτό αναγκάζει τους ατομικούς πυρήνες να γίνονται βαρύτεροι και δημιουργεί υπερβαριά στοιχεία που είναι ασταθή. Αυτά τα υπερβαριά στοιχεία μπορούν στη συνέχεια να χωριστούν σε ελαφρύτερα, σταθερά στοιχεία όπως ο χρυσός μέσω της σχάσης.
Το 2020, ο Mumpower προέβλεψε πώς θα κατανεμηθούν τα «θραύσματα σχάσης» των πυρήνων που δημιουργούνται από τη διαδικασία R. Η συνάδελφος του Mumpower και επιστήμονας της TRIUMF Nicole Vassh υπολόγισε στη συνέχεια πώς η διαδικασία R θα οδηγούσε στη συμπαραγωγή ελαφρών μετάλλων ακριβείας όπως το ρουθήνιο, το ρόδιο, το παλλάδιο και ο άργυρος, καθώς και πυρήνων σπάνιων γαιών όπως το ευρώπιο, το γαδολίνιο, το δυσπρόσιο και το χόλμιο. .
Αυτή η πρόβλεψη μπορεί να ελεγχθεί όχι μόνο εξετάζοντας τις συγχωνεύσεις αστεριών νετρονίων, αλλά και εξετάζοντας την αφθονία των στοιχείων σε αστέρια που εμπλουτίζονται από υλικό που δημιουργείται από τη διαδικασία R.
– Τα πιο ακραία αστέρια στο σύμπαν μας μερικές φορές έχουν «δυσλειτουργίες» – ίσως τώρα ξέρουμε γιατί
— Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb ανιχνεύει βίαιες συγκρούσεις μεταξύ άστρων νετρονίων
– Μυστηριώδεις εκρήξεις ακτινοβολίας θα μπορούσαν να προέρχονται από τα πιο ακραία αστέρια στο σύμπαν μας
Αυτή η νέα έρευνα εξέτασε 42 αστέρια και βρήκε την ακριβή συσχέτιση που είχε προβλέψει ο Vassh. Έδειξε λοιπόν μια σαφή υπογραφή της σχάσης και της αποσύνθεσης στοιχείων βαρύτερων από εκείνα του περιοδικού πίνακα, κάτι που αποτελεί περαιτέρω επιβεβαίωση ότι οι συγκρούσεις άστρων νετρονίων είναι πράγματι τα μέρη όπου σφυρηλατούνται στοιχεία βαρύτερα από τον σίδηρο.
«Ο συσχετισμός είναι πολύ ισχυρός στα ενισχυμένα αστέρια με διαδικασία R, όπου έχουμε επαρκή δεδομένα χρόνος Η φύση παράγει ένα άτομο από ασήμι, παράγει επίσης σχετικά βαρύτερους πυρήνες σπάνιων γαιών. «Η σύνθεση αυτών των ομάδων στοιχείων βρίσκεται στο όριο», κατέληξε ο Mumpower. «Δείξαμε ότι μόνο ένας μηχανισμός θα μπορούσε να είναι υπεύθυνος – ο διχασμός – και οι άνθρωποι αναρωτιούνται για αυτό από τη δεκαετία του 1950».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε στο τεύχος της 6ης Δεκεμβρίου του περιοδικού Επιστήμη.