|
Древние звезды производили чрезвычайно тяжелые элементы
|
|
|
|
Насколько тяжелым может быть элемент? Международная группа исследователей обнаружила, что древние звезды были способны производить элементы с атомной массой более 260, что тяжелее, чем любой элемент таблицы Менделеева, встречающийся в природе на Земле. Это открытие углубляет наше понимание формирования элементов в звездах. Мы в буквальном смысле сделаны из звездного материала. Звезды — это фабрики элементов, где элементы постоянно сливаются или распадаются, создавая другие более легкие или тяжелые элементы. Когда мы говорим о легких или тяжелых элементах, мы говорим об их атомной массе. Вообще говоря, атомная масса основана на количестве протонов и нейтронов в ядре одного атома этого элемента. Известно, что самые тяжелые элементы создаются в нейтронных звездах только в результате процесса быстрого захвата нейтронов, или r-процесса. Представьте себе одно атомное ядро, плавающее в супе из нейтронов. Внезапно группа этих нейтронов за очень короткий период времени (обычно менее чем за одну секунду) прилипает к ядру, а затем претерпевает некоторые внутренние изменения нейтрон-протон, и вуаля! Образуется тяжелый элемент, такой как золото, платина или уран.
|
|
|
Самые тяжелые элементы нестабильны или радиоактивны, то есть со временем распадаются. Один из способов сделать это — расщепление, процесс, называемый делением. «R-процесс необходим, если вы хотите получить элементы, которые тяжелее, скажем, свинца и висмута», — говорит Ян Редерер, доцент кафедры физики Университета штата Северная Каролина и ведущий автор исследования. Редерер ранее работал в Мичиганском университете. «Вам нужно очень быстро добавить много нейтронов, но загвоздка в том, что для этого вам нужно много энергии и много нейтронов», — говорит Рёдерер. «И лучшее место, чтобы найти и то, и другое — это рождение или смерть нейтронной звезды или когда нейтронные звезды сталкиваются и производят сырье для процесса. «У нас есть общее представление о том, как работает r-процесс, но условия этого процесса весьма экстремальны», — говорит Рёдерер. «У нас нет четкого представления о том, сколько различных мест во Вселенной может генерировать r-процесс, мы не знаем, как заканчивается r-процесс, и мы не можем ответить на такие вопросы, как, сколько нейтронов Можете ли вы добавить? Или насколько тяжелым может быть элемент? Поэтому мы решили посмотреть на элементы, которые могут образоваться в результате деления некоторых хорошо изученных старых звезд, чтобы посмотреть, сможем ли мы начать отвечать на некоторые из этих вопросов».
|
|
|
|
Команда по-новому взглянула на количество тяжелых элементов в 42 хорошо изученных звездах Млечного Пути. Было известно, что в звездах есть тяжелые элементы, образовавшиеся в результате r-процесса в более ранних поколениях звезд. Взглянув на количество каждого тяжелого элемента, обнаруженного в этих звездах в совокупности, а не по отдельности, как это обычно бывает, они выявили ранее нераспознанные закономерности. Работа опубликована в журнале Science. Эти закономерности сигнализировали о том, что некоторые элементы, перечисленные в середине таблицы Менделеева, такие как серебро и родий, вероятно, являются остатками деления тяжелых элементов. Команда смогла определить, что r-процесс может производить атомы с атомной массой не менее 260, прежде чем они начнут делиться. «Эта цифра 260 интересна тем, что ранее мы не обнаруживали ничего настолько тяжелого ни в космосе, ни в природе на Земле, даже при испытаниях ядерного оружия», — говорит Рёдерер. «Но наблюдение за ними в космосе дает нам представление о том, как думать о моделях и делении, и может дать нам представление о том, как возникло такое богатое разнообразие элементов».
|
|
|
|
Источник
|
