Κάτι βρέχει χρυσό σε όλο το σύμπαν. Αλλά κανείς δεν ξέρει τι είναι.
Εδώ είναι το πρόβλημα: Ο χρυσός είναι ένα στοιχείο, που σημαίνει ότι δεν μπορείτε να το κάνετε μέσω συνηθισμένων χημικών αντιδράσεων αν και οι αλχημιστές προσπάθησαν για αιώνες. Για να φτιάξετε το αφρώδες μέταλλο, πρέπει να συνδέσετε 79 πρωτόνια και 118 νετρόνια μαζί για να σχηματίσετε έναν ατομικό πυρήνα. Αυτή είναι μια έντονη αντίδραση πυρηνικής σύντηξης . Όμως, αυτή η έντονη σύντηξη δεν συμβαίνει αρκετά συχνά, τουλάχιστον όχι κοντά, για να κάνει το γιγαντιαίο χρυσό που βρίσκουμε στη Γη και αλλού στο ηλιακό σύστημα. Και μια νέα μελέτη διαπίστωσε ότι η πιο συχνά θεωρημένη προέλευση του χρυσού συγκρούσεις μεταξύ αστεριών νετρονίων δεν μπορεί να εξηγήσει ούτε την αφθονία του χρυσού. Από πού προέρχεται ο χρυσός; Υπάρχουν κάποιες άλλες δυνατότητες, όπως οι σουπερνόβα τόσο έντονοι που μετατρέπουν ένα αστέρι μέσα έξω. Δυστυχώς, ακόμη και τέτοια περίεργα φαινόμενα δεν μπορούν να εξηγήσουν πόσο ξεσπάει το τοπικό σύμπαν, σύμφωνα με τη νέα μελέτη.
Οι συγκρούσεις των αστεριών νετρονίων χτίζουν χρυσό συνθλίβοντας σύντομα πρωτόνια και νετρόνια σε ατομικούς πυρήνες και στη συνέχεια εκτοξεύουν αυτούς τους νέους δεσμευμένους βαρείς πυρήνες στο διάστημα. Οι κανονικοί σουπερνόβα δεν μπορούν να εξηγήσουν τον χρυσό του σύμπαντος επειδή τα αστέρια είναι αρκετά τεράστια για να συντήξουν χρυσό πριν πεθάνουν που είναι σπάνια γίνονται μαύρες τρύπες όταν εκραγούν, δήλωσε ο Chiaki Kobayashi, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Hertfordshire στο Ηνωμένο Βασίλειο και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης. Και, σε μια κανονική σουπερνόβα, αυτός ο χρυσός απορροφάται στη μαύρη τρύπα.
Λοιπόν, τι γίνεται με αυτά τα πιο περίεργα σουπερνόβα; Αυτός ο τύπος έκρηξης αστεριών, η λεγόμενη μαγνητοπεριστροφική σουπερνόβα, είναι “μια πολύ σπάνια σουπερνόβα, περιστρέφεται πολύ γρήγορα”, δήλωσε ο Κομπαγιάσι στη Live Science.
Κατά τη διάρκεια μιας μαγνητοπεριστροφικής σουπερνόβα, ένα αστέρι που πεθαίνει περιστρέφεται τόσο γρήγορα και είναι σπασμένο από τόσο ισχυρά μαγνητικά πεδία που περιστρέφεται μέσα προς τα έξω καθώς εκρήγνυται. Καθώς πεθαίνει, το αστέρι πυροβολεί λευκά καυτά πίδακα ύλης στο διάστημα. Και επειδή το αστέρι έχει γυρίσει προς τα έξω, οι πίδακες του είναι γεμάτοι από χρυσούς πυρήνες. Τα αστέρια που συγχωνεύουν καθόλου το χρυσό είναι σπάνια. Τα αστέρια που συγχωνεύουν το χρυσό και έπειτα το έριξαν στο διάστημα, έτσι είναι ακόμη πιο σπάνια.
Αλλά ακόμη και τα αστέρια νετρονίων και οι μαγνητο-περιστροφικές σουπερνόβα μαζί δεν μπορούν να εξηγήσουν τη γη της χρυσής γης, σύμφωνα με την Kobayashi και τους συναδέλφους της.
“Υπάρχουν δύο στάδια σε αυτήν την ερώτηση”, είπε. “Το νούμερο ένα είναι: οι συγχωνεύσεις με αστέρια νετρονίων δεν είναι αρκετές. Αριθμός δύο: Ακόμα και με τη δεύτερη πηγή, δεν μπορούμε ακόμα να εξηγήσουμε την παρατηρούμενη ποσότητα χρυσού.”
Παλαιότερες μελέτες είχαν δίκιο ότι οι συγκρούσεις με αστέρια νετρονίων απελευθερώνουν ένα ντους χρυσού, είπε. Αλλά αυτές οι μελέτες δεν εξηγούσαν τη σπανιότητα αυτών των συγκρούσεων. Είναι δύσκολο να εκτιμηθεί με ακρίβεια πόσο συχνά μικροσκοπικά αστέρια νετρονίων – τα ίδια τα εξαιρετικά πυκνά υπολείμματα των αρχαίων σουπερνόβα – χτυπούν μαζί. Αλλά σίγουρα δεν είναι πολύ συνηθισμένο: Οι επιστήμονες έχουν δει ότι συμβαίνει μόνο μία φορά. Ακόμα και οι πρόχειρες εκτιμήσεις δείχνουν ότι δεν συγκρούονται αρκετά συχνά ώστε να έχουν παραγάγει όλο το χρυσό που βρέθηκε στο ηλιακό σύστημα, σύμφωνα με την Kobayashi και τους συν-συγγραφείς της.
“Υπάρχουν δύο στάδια σε αυτήν την ερώτηση”, είπε. “Το νούμερο ένα είναι: οι συγχωνεύσεις με αστέρια νετρονίων δεν είναι αρκετές. Αριθμός δύο: Ακόμα και με τη δεύτερη πηγή, δεν μπορούμε ακόμα να εξηγήσουμε την παρατηρούμενη ποσότητα χρυσού.”
Παλαιότερες μελέτες είχαν δίκιο ότι οι συγκρούσεις με αστέρια νετρονίων απελευθερώνουν ένα ντους χρυσού, είπε. Αλλά αυτές οι μελέτες δεν εξηγούσαν τη σπανιότητα αυτών των συγκρούσεων. Είναι δύσκολο να εκτιμηθεί με ακρίβεια πόσο συχνά μικροσκοπικά αστέρια νετρονίων – τα ίδια τα εξαιρετικά πυκνά υπολείμματα των αρχαίων σουπερνόβα – χτυπούν μαζί. Αλλά σίγουρα δεν είναι πολύ συνηθισμένο: Οι επιστήμονες έχουν δει ότι συμβαίνει μόνο μία φορά. Ακόμα και οι πρόχειρες εκτιμήσεις δείχνουν ότι δεν συγκρούονται αρκετά συχνά ώστε να έχουν παραγάγει όλο το χρυσό που βρέθηκε στο ηλιακό σύστημα, σύμφωνα με την Kobayashi και τους συν-συγγραφείς της.
“Αυτό το άρθρο δεν είναι το πρώτο που υποδηλώνει ότι οι συγκρούσεις των αστεριών νετρονίων δεν επαρκούν για να εξηγήσουν την αφθονία του χρυσού”, δήλωσε ο Ian Roederer, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, ο οποίος κυνηγά ίχνη σπάνιων στοιχείων σε μακρινά αστέρια.
Ωστόσο, το νέο έγγραφο της Kobayashi και των συναδέλφων της, που δημοσιεύθηκε στις 15 Σεπτεμβρίου στο The Astrophysical Journal , έχει ένα μεγάλο πλεονέκτημα: Είναι εξαιρετικά διεξοδικό, είπε ο Roederer. Οι ερευνητές έριξαν πάνω από ένα βουνό δεδομένων και τα έβαλαν σε ισχυρά μοντέλα για το πώς ο γαλαξίας εξελίσσεται και παράγει νέες χημικές ουσίες.
“Το άρθρο περιέχει αναφορές σε 341 άλλες δημοσιεύσεις, που είναι περίπου τρεις φορές περισσότερες αναφορές από τις τυπικές εφημερίδες στο The Astrophysical Journal αυτές τις μέρες”, δήλωσε ο Roederer στο Live Science.
Συγκεντρώνοντας όλα αυτά τα δεδομένα με χρήσιμο τρόπο, είπε, ισοδυναμεί με «Ηρακλειά προσπάθεια».
Χρησιμοποιώντας αυτήν την προσέγγιση, οι συγγραφείς μπόρεσαν να εξηγήσουν το σχηματισμό ατόμων τόσο ελαφρύ όσο άνθρακα 12 (έξι πρωτόνια και έξι νετρόνια) και τόσο βαρύ όσο το ουράνιο -238 (92 πρωτόνια και 146 νετρόνια). Αυτό είναι ένα εντυπωσιακό εύρος, είπε ο Roederer, καλύπτοντας στοιχεία που συνήθως αγνοούνται σε αυτούς τους τύπους μελετών.
Κυρίως, τα μαθηματικά λειτούργησαν.
Οι συγκρούσεις με αστέρια νετρονίων, για παράδειγμα, παρήγαγαν στρόντιο στο μοντέλο τους. Αυτό ταιριάζει με τις παρατηρήσεις του στροντίου στο διάστημα μετά την άμεση παρατήρηση των επιστημόνων από τη σύγκρουση ενός αστέρα νετρονίων.
Τα μαγνητικά περιστροφικά σουπερνόβα εξήγησαν την παρουσία του europium στο μοντέλο τους, ένα άλλο άτομο που έχει αποδειχθεί δύσκολο να εξηγηθεί στο παρελθόν.
Αλλά ο χρυσός παραμένει ένα αίνιγμα.
Κάτι εκεί έξω που οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πρέπει να είναι χρυσό, είπε ο Κομπαγιάσι. Ή είναι πιθανές συγκρούσεις αστεριών νετρονίων να κάνουν πολύ περισσότερο χρυσό από ό, τι προτείνουν τα υπάρχοντα μοντέλα. Και στις δύο περιπτώσεις, οι αστροφυσικοί εξακολουθούν να έχουν πολλή δουλειά για να μπορέσουν να εξηγήσουν από πού προήλθε αυτό το φανταχτερό bling.