Καθώς έχουμε αποκτήσει περισσότερες παρατηρήσεις, το σύμπαν λέει ”έι”, υπάρχει μια υπογραφή εδώ, και μπορεί να προέλθει μόνο από σχάση”.
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν την πρώτη ένδειξη πυρηνικής σχάσης μεταξύ των αστεριών. Η ανακάλυψη υποστηρίζει την ιδέα ότι όταν τα αστέρια νετρονίων συγκρούονται μεταξύ τους, δημιουργούν «υπερβαριά» στοιχεία – βαρύτερα από τα βαρύτερα στοιχεία του περιοδικού πίνακα, τα οποία στη συνέχεια διασπώνται μέσω πυρηνικής σχάσης σε στοιχεία γέννησης όπως ο χρυσός στα κοσμήματά σας.
Η πυρηνική σχάση είναι βασικά το αντίθετο της πυρηνικής σύντηξης. Ενώ η πυρηνική σύντηξη αναφέρεται στη συντριβή ελαφρύτερων στοιχείων για τη δημιουργία βαρύτερων στοιχείων, η πυρηνική σχάση είναι μια διαδικασία που απελευθερώνει ενέργεια όταν βαριά στοιχεία χωρίζονται για να δημιουργήσουν ελαφρύτερα στοιχεία. Η πυρηνική σχάση είναι επίσης πολύ γνωστή. Είναι στην πραγματικότητα η βάση των πυρηνικών σταθμών παραγωγής ενέργειας εδώ στη Γη, ωστόσο, δεν είχε παρατηρηθεί μέχρι τώρα μεταξύ των αστεριών.
«Οι άνθρωποι πίστευαν ότι η σχάση συνέβαινε στον Κόσμο, αλλά μέχρι σήμερα, κανείς δεν μπόρεσε να το αποδείξει», δήλωσε ο Matthew Mumpower,συγγραφέας της έρευνας και επιστήμονας στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος, σε μια δήλωση.
Η ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον επιστήμονα του Πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας Ian Roederer έψαξε δεδομένα σχετικά με ένα ευρύ φάσμα στοιχείων στα αστέρια για να ανακαλύψει τα πρώτα στοιχεία ότι η πυρηνική σχάση θα μπορούσε επομένως να ενεργεί όταν συγχωνεύονται αστέρια νετρονίων. Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επίλυση του μυστηρίου από πού προέρχονται τα βαριά στοιχεία του σύμπαντος.
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.
Η εικόνα της λεγόμενης πυρηνοσύνθεσης για βαρύτερα στοιχεία όπως ο χρυσός και το ουράνιο, ωστόσο, ήταν κάπως πιο μυστηριώδης. Οι επιστήμονες υποπτεύονται ότι αυτά τα πολύτιμα και σπάνια βαριά στοιχεία δημιουργούνται όταν δύο απίστευτα πυκνά νεκρά αστέρια, αστέρια νετρονίων, συγκρούονται και συγχωνεύονται, δημιουργώντας ένα περιβάλλον αρκετά βίαιο ώστε να δημιουργηθούν στοιχεία που δεν μπορούν να δημιουργηθούν ακόμη και στις πιο ταραχώδεις καρδιές των αστεριών.
Τα στοιχεία της πυρηνικής σχάσης που ανακαλύφθηκαν από τον Mumpower και την ομάδα έρχονται με τη μορφή συσχέτισης μεταξύ «ελαφρών μετάλλων ακριβείας», όπως το ασήμι, και «πυρήνων σπανίων γαιών», όπως το ευρώπιο, που εμφανίζονται σε ορισμένα αστέρια. Όταν μία από αυτές τις ομάδες στοιχείων ανεβαίνει, τα αντίστοιχα στοιχεία στην άλλη ομάδα αυξάνονται επίσης, είδαν οι επιστήμονες.
Η έρευνα της ομάδας δείχνει επίσης ότι στοιχεία με ατομικές μάζες, αριθμός πρωτονίων και νετρονίων σε έναν ατομικό πυρήνα, μεγαλύτερες από 260 μπορεί να υπάρχουν γύρω από συντριβές αστέρων νετρονίων, ακόμα κι αν αυτή η ύπαρξη είναι σύντομη. Αυτό είναι πολύ πιο βαρύ από πολλά από τα στοιχεία στο «βαρύ άκρο» του περιοδικού πίνακα.
“Ο μόνος εύλογος τρόπος με τον οποίο μπορεί να προκύψει αυτό μεταξύ διαφορετικών αστεριών είναι εάν υπάρχει μια συνεπής διαδικασία που λειτουργεί κατά τη διάρκεια του σχηματισμού των βαρέων στοιχείων”, είπε ο Mumpower. «Αυτό είναι απίστευτα βαθύ και είναι η πρώτη απόδειξη της σχάσης που λειτουργεί στον κόσμο, επιβεβαιώνοντας μια θεωρία που προτείναμε πριν από αρκετά χρόνια».
“Καθώς έχουμε αποκτήσει περισσότερες παρατηρήσεις, το σύμπαν λέει, “ε, υπάρχει μια υπογραφή εδώ, και μπορεί να προέλθει μόνο από σχάση”.
Αστέρια νετρονίων και πυρηνική σχάση
Τα αστέρια νετρονίων δημιουργούνται όταν τα τεράστια αστέρια φτάνουν στο τέλος των αποθεμάτων καυσίμων τους που είναι απαραίτητα για τις εγγενείς διαδικασίες πυρηνικής σύντηξης, πράγμα που σημαίνει ότι η ενέργεια που τα στήριζε ενάντια στην ώθηση προς τα μέσα της δικής τους βαρύτητας σταματά. Καθώς τα εξωτερικά στρώματα αυτών των αστεριών που πεθαίνουν εκτοξεύονται, οι αστρικοί πυρήνες με μάζες μεταξύ μίας και δύο φορές αυτής του ήλιου καταρρέουν σε πλάτος περίπου 12 μιλίων (20 χιλιομέτρων).
Αυτή η κατάρρευση του πυρήνα συμβαίνει τόσο γρήγορα που τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια αναγκάζονται να ενωθούν, δημιουργώντας μια θάλασσα νετρονίων τόσο πυκνή, μια απλή κουταλιά της σούπας αυτού του αστεριού νετρονίων “πράγμα” 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 άυλους κυματισμούς στον χωροχρόνο που ονομάζονται βαρυτικά κύματα. Αυτό αναγκάζει τα αστέρια νετρονίων να συγκρούονται τελικά, να συγχωνεύονται και, αναπάντεχα, δεδομένης της ακραίας και εξωτικής φύσης τους, να δημιουργούν ένα πολύ βίαιο περιβάλλον.
Αυτή η τελική συγχώνευση αστεριών νετρονίων απελευθερώνει έναν πλούτο 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 αρπάξουν γρήγορα αυτά τα ελεύθερα νετρόνια, μια διαδικασία που ονομάζεται ταχεία σύλληψη νετρονίων ή «διαδικασία r». Αυτό επιτρέπει στους ατομικούς πυρήνες να γίνουν βαρύτεροι, δημιουργώντας υπερβαριά στοιχεία που είναι ασταθή. Αυτά τα υπερβαριά στοιχεία μπορούν στη συνέχεια να υποστούν σχάση για να χωριστούν σε ελαφρύτερα, σταθερά στοιχεία όπως ο χρυσός.
Το 2020, ο Mumpower προέβλεψε πώς θα κατανεμηθούν τα «θραύσματα σχάσης» των πυρήνων που δημιουργήθηκαν με τη διαδικασία r. Μετά από αυτό, η συνεργάτης του Mumpower και επιστήμονας της TRIUMF Nicole Vassh υπολόγισε 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 χόλμιο.
Αυτή η πρόβλεψη μπορεί να ελεγχθεί όχι μόνο εξετάζοντας τις συγχωνεύσεις αστεριών νετρονίων αλλά και εξετάζοντας την αφθονία των στοιχείων σε αστέρια που έχουν εμπλουτιστεί από υλικό που δημιουργήθηκε με τη διαδικασία r.
Αυτή η νέα έρευνα εξέτασε 42 αστέρια και βρήκε την ακριβή συσχέτιση που είχε προβλέψει ο Vassh, δείχνοντας έτσι μια σαφή υπογραφή της σχάσης και της αποσύνθεσης στοιχείων βαρύτερων από ό,τι βρέθηκαν στον περιοδικό πίνακα, επιβεβαιώνοντας περαιτέρω ότι οι συγκρούσεις άστρων νετρονίων είναι πράγματι οι θέσεις όπου στοιχεία βαρύτερα από το σίδερο είναι σφυρηλατημένο.
“Ο συσχετισμός είναι πολύ ισχυρός στα βελτιωμένα αστέρια με τη διαδικασία r όπου έχουμε επαρκή δεδομένα. Κάθε φορά που η φύση παράγει ένα άτομο αργύρου, παράγει επίσης βαρύτερους πυρήνες σπάνιων γαιών σε αναλογία. Η σύνθεση αυτών των ομάδων στοιχείων βρίσκεται σε αδιέξοδο”, κατέληξε ο Mumpower. «Δείξαμε ότι μόνο ένας μηχανισμός μπορεί να είναι υπεύθυνος, η σχάση, και οι άνθρωποι ταλανίζουν το μυαλό τους για αυτό από τη δεκαετία του 1950».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε στην έκδοση της 6ης Δεκεμβρίου στο περιοδικό Science.
Ακολουθήστε μας και στο Google news. Διαβάστε μας για να ενημερώνεστε για όλα τα νέα, από την Ελλάδα και τον κόσμο, πατήστε το καμπανάκι για να ενημερώνεστε πρώτοι έγκαιρα και έγκυρα.
πηγή Αρχική εικόνα: Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος (Μάθιου Μουμπάουερ)