Астрономы: Во Вселенной слишком много золота

Золото - это химический элемент, а это значит, что вы не можете получить его через обычные химические реакции, хотя алхимики пытались это сделать веками. Чтобы сделать блестящий металл, вам нужно связать 79 протонов и 118 нейтронов вместе, чтобы сформировать единое атомное ядро. Это интенсивная реакция ядерного синтеза. Но такой интенсивный синтез не происходит достаточно часто, по крайней мере, поблизости, чтобы создать гигантский кладезь золота, который мы находим на Земле и в других местах Солнечной системы. Новое исследование показало, что наиболее распространенное происхождение золота - столкновения нейтронных звезд - тоже не может объяснить его изобилие. Так откуда же золото? Есть и другие возможности, в том числе сверхновые, настолько мощные, что выворачивают звезду наизнанку. К сожалению, новое исследование показало, что даже такие странные явления не могут объяснить, насколько запутана локальная Вселенная.

"Столкновения нейтронных звезд создают золото, на короткое время сталкивая протоны и нейтроны в атомные ядра, а затем извергая эти недавно связанные тяжелые ядра в космос. Обычные сверхновые не могут объяснить наличие золота во Вселенной, потому что звезды, достаточно массивные, чтобы сплавить золото перед смертью - что бывает редко - становятся черными дырами при взрыве", - сказала Чиаки Кобаяши, астрофизик из Университета Хартфордшира в Соединенном Королевстве. автор нового исследования. И в обычной сверхновой это золото всасывается в черную дыру.

Так что насчет этих странных, звездных сверхновых? Этот тип взрыва звезды, так называемая магнитовращательная сверхновая, является "очень редкой сверхновой, очень быстро вращающейся", - сказала Кобаяши.

Во время магнитовращательной сверхновой умирающая звезда вращается так быстро и подвергается воздействию таких сильных магнитных полей, что при взрыве поворачивается наизнанку. Умирая, звезда запускает в космос раскаленные добела струи вещества.

А поскольку звезда вывернута наизнанку, ее струи забиты ядрами золота. Звезды, которые вообще сплавляют золото, встречаются редко. Звезды, которые сплавляют золото, а затем выбрасывают его в космос, встречаются еще реже.

Но даже нейтронные звезды плюс магнитовращающиеся сверхновые звезды вместе не могут объяснить золото на Земле, как выяснили Кобаяши и ее коллеги.

"В этом вопросе есть два этапа", - сказала она. "Номер один: слияния нейтронных звезд недостаточно. Номер два: даже со вторым источником мы все еще не можем объяснить наблюдаемое количество золота".

По ее словам, прошлые исследования подтвердили, что столкновения нейтронных звезд вызывают золотой дождь. Но эти исследования не учитывали редкость этих столкновений. Трудно точно оценить, как часто крошечные нейтронные звезды - сами по себе сверхплотные остатки древних сверхновых - сталкиваются друг с другом.

Но это, конечно, не очень распространено: ученые видели, как это происходило только однажды. Кобаяши и ее соавторы обнаружили, что даже приблизительные оценки показывают, что они не сталкиваются достаточно часто, чтобы произвести все золото, обнаруженное в Солнечной системе.

"Эта статья не первая, в которой предполагается, что столкновений нейтронных звезд недостаточно для объяснения изобилия золота", - сказал Ян Родерер, астрофизик из Мичиганского университета, который ищет следы редких элементов в далеких звездах. Но новая статья Кобаяши и ее коллег, опубликованная в The Astrophysical Journal, имеет одно большое преимущество: она чрезвычайно тщательна, сказал Родерер.

Исследователи собрали массу данных и включили их в надежные модели эволюции галактики и производства новых химикатов.

"В документе есть ссылки на 341 другую публикацию, что примерно в три раза больше, чем в типичных статьях в The Astrophysical Journal в наши дни", - сказал Родерер. По его словам, собрать все эти данные вместе полезным способом - это "титанические усилия". Используя этот подход, авторы смогли объяснить образование атомов такими же легкими, как углерод- 12 (шесть протонов и шесть нейтронов), и такими же тяжелыми, как уран- 238 (92 протона и 146 нейтронов).

По словам Родерера, это впечатляющий диапазон, охватывающий элементы, которые обычно игнорируются в подобных исследованиях. Например, в их модели при столкновении нейтронных звезд образовывался стронций. Это соответствует наблюдениям за стронцием в космосе после того, как ученые непосредственно наблюдали столкновение одной нейтронной звезды

Магнитовращательные сверхновые звезды действительно объяснили присутствие европия в своей модели, еще одного атома, который в прошлом было сложно объяснить.

Но золото остается загадкой.

Кобаяши сказала, что что-то там, о чем ученые не знают, должно быть, добывает золото. Или, возможно, столкновения нейтронных звезд приносят больше золота, чем предполагают существующие модели. В любом случае астрофизикам предстоит проделать еще много работы, прежде чем они смогут объяснить, откуда взялись все эти причудливые украшения.