Έχει υπολογιστεί ότι πριν από περίπου 80 εκατομμύρια χρόνια, πριν από το σχηματισμό του ηλιακού μας συστήματος, α kilonova μόλις 1.000 έτη φωτός από εμάς. Αυτή η κιλόνοβα, η οποία προέκυψε από την έκρηξη ενός αστέρα νετρονίων, ήταν υπεύθυνη για τη δημιουργία μερικών από τα βαρύτερα στοιχεία που βρέθηκαν στη Γη και στους μετεωρίτες. Αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνουν ακτινίδες όπως το ουράνιο, το πλουτώνιο και το φερμίου, καθώς και ορισμένα στοιχεία από τις ομάδες 10 και 11 του περιοδικού πίνακα, όπως η πλατίνα και ο χρυσός.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε τι είναι το kilonova, ποια είναι η φύση ενός αστέρα νετρονίων και γιατί εμφανίζονται σε πολύτιμα μέταλλα όπως ο χρυσός και η πλατίνα.
Τι είναι η κιλόνοβα
Όταν δύο αστέρια νετρονίων ή ένα αστέρι νετρονίων και μια μαύρη τρύπα συνδυάζονται, το αποτέλεσμα είναι μια κιλόνοβα. Αυτή η έκρηξη σύντηξης παράγει μοναδικά στοιχεία που μπορούν να σχηματιστούν μόνο σε ένα τέτοιο συγκεκριμένο γεγονός. Η κατανόηση αυτών των φαινομένων κατέστη δυνατή χάρη στην πρόοδο ιστορία του περιοδικού πίνακα και της νουκλεοσύνθεσης, που μας επιτρέπει να κατανοήσουμε πώς δημιουργούνται στοιχεία στο σύμπαν.
Η άνοδος του ενδιαφέροντος για την πυρηνική φυσική κατά τη δεκαετία του 1930 και η επακόλουθη εστίαση στην πυρηνική ενέργεια στη δεκαετία του 1950 διευκόλυνε μια στροφή από τη γεωχημεία στην αστροχημεία, η οποία μας επέτρεψε να εξερευνήσουμε τις χημικές έρευνες μέσω του φακού της αστροφυσικής και όχι της γεωλογίας. Αυτή η μετάβαση άνοιξε το δρόμο για τη μελέτη των στοιχείων του περιοδικού πίνακα σε σχέση με ουράνια σώματα όπως αστέρια, ακόμη και γαλαξίες. Κατά συνέπεια, μπορέσαμε τελικά να ασχοληθούμε με μακροχρόνιες επιστημονικές έρευνες, όπως η προέλευση των πολύτιμων μετάλλων όπως ο χρυσός και η πλατίνα, ο σχηματισμός στοιχείων που βρίσκονται στον Ήλιο και οι μετεωρίτες και η παρουσία ορισμένων στοιχείων του περιοδικού πίνακα στον ατμόσφαιρες μακρινών αστεριών πέρα από τον Γαλαξία.
Ο σχηματισμός στοιχείων βαρύτερων από τον σίδηρο, εξαιρουμένου του υδρογόνου, του ηλίου και του λιθίου, συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται πυρηνοσύνθεση, η οποία Αναπτύσσεται σε γεγονότα όπως σουπερνόβα και κιλονόβα, και η οποία συμβαίνει κυρίως στην έκρηξη μεγάλων αστεριών γνωστών ως σουπερνόβα. Κανονικά, η νουκλεοσύνθεση σταματά στον σίδηρο λόγω περιορισμών των πυρηνικών αντιδράσεων και προβλημάτων με τον αστρικό πυρήνα.
Ωστόσο, υπάρχουν στοιχεία εκτός από τον σίδηρο που είναι σημαντικά πλούσια σε νετρόνια, γεγονός που θέτει το ερώτημα: από πού προέρχονται αυτά τα στοιχεία; Η απάντηση βρίσκεται στη σύνδεση μεταξύ αυτών των στοιχείων και των άστρων νετρονίων. Για να εμβαθύνουμε σε αυτό το βασίλειο των kilonovae και να αποκαλύψουμε την εξήγηση, πρέπει να κατανοήσουμε τον κρίσιμο ρόλο που παίζουν. οι έντονες ροές νετρονίων, που εισάγουν νουκλεόνια στους πυρήνες. Αυτές οι έρευνες, μεταξύ άλλων, οδήγησαν στην ίδρυση του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού.
Όταν ένα αστέρι νετρονίων εκρήγνυται, η διάσπαση των νετρονίων μέσω της βήτα ραδιενέργειας τα μετατρέπει σε πρωτόνια. Αυτή η ουσιαστική διαδικασία επιτρέπει τον σχηματισμό στοιχείων που ξεπερνούν τον σίδηρο στον περιοδικό πίνακα.
Οι Kilonovas και η σχέση τους με τη διαδικασία r
Η διαδικασία γρήγορης σύλληψης νετρονίων, γνωστή και ως r-process, λαμβάνει χώρα αποκλειστικά μέσα σε σουπερνόβα. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει μια σειρά από πυρηνικές αντιδράσεις, γνωστές ως νουκλεοσύνθεση, οι οποίες είναι υπεύθυνες για την παραγωγή άνω του 50% των ατομικών πυρήνων που είναι βαρύτεροι από τον σίδηρο. Μετά από εκατομμύρια χρόνια σύνθεσης, αυτοί οι πυρήνες τελικά απελευθερώνονται στο αστρικό περιβάλλον. Από εκεί συμβάλλουν στο σχηματισμό νέων άστρων, τα οποία με τη σειρά τους δημιουργούν σταθερά πλανητικά συστήματα.
Παρά την εκτενή διαθέσιμη θεωρητική γνώση, Ήταν μια μεγάλη πρόκληση να κατανοήσουμε την επικράτηση συγκεκριμένων στοιχείων, όπως ο χρυσός και η πλατίνα. Αυτή η σύγχυση παρέμεινε μέχρι που ανακαλύφθηκε ότι οι απαραίτητες ροές νετρονίων θα μπορούσαν να αποδοθούν σε συγκρούσεις άστρων νετρονίων, που οδηγούσαν στο σχηματισμό κιλονόβας.
Επί του παρόντος, χρησιμοποιώντας μοντέλα κοσμοχημικής παρατήρησης, μπορούμε να ποσοτικοποιήσουμε την αφθονία των στοιχείων στον Γαλαξία μας, προσδιορίζοντας κατά συνέπεια την παρουσία χρυσού και πλατίνας σε μετεωρίτες και άλλα ουράνια σώματα. Αυτό μας επιτρέπει να δημιουργήσουμε συνδέσεις μεταξύ διαφόρων στοιχείων και προηγούμενων αστροφυσικών γεγονότων. Επιπλέον, μερικά από αυτά τα γεγονότα προσφέρουν μια εξήγηση για την προέλευση του Polaris, ενός διακριτικού και εύκολα αναγνωρίσιμου αστέρα στον νυχτερινό ουρανό.
Κιλόνοβα από έκρηξη
Θα μπορούσε μια κιλόνοβα, που προκλήθηκε από μια έκρηξη που συνέβη 1.000 έτη φωτός μακριά από τον πρωτο-Ήλιο, να είναι μια πιθανότητα; Για να εμβαθύνουμε στην προέλευση του χρυσού και της πλατίνας στο ηλιακό μας σύστημα, είναι απαραίτητο να αναγνωρίσουμε τους αστροφυσικούς Imre Bartos του Πανεπιστημίου της Φλόριντα και Szabolcs Marka του Πανεπιστημίου Columbia. Η συνεισφορά του στον τομέα είναι θεμελιώδης λόγω των πολυάριθμων δημοσιεύσεων γύρω από το θέμα.η προέλευση του χρυσού και της πλατίνας στη Γη«. Αυτές οι δημοσιεύσεις όχι μόνο διερευνούν τη γενική προέλευση αλλά εμβαθύνουν και στις συγκεκριμένες προελεύσεις των ακτινιδών, μιας ομάδας χημικών στοιχείων που κυμαίνονται από το Actinium Ac (αρ. 89) έως το Lawrencium Lr (αρ. 103).
Οι ακτινίδες, γνωστές για την εξαιρετικά ραδιενεργή και βαριά φύση τους, περιλαμβάνουν γνωστά στοιχεία όπως το ουράνιο (#92), το θόριο (#90) και το πλουτώνιο (#94). Αυτά τα τρία στοιχεία είναι πολύ διάσημα επειδή είναι τα πιο άφθονα μεταξύ των ομολόγων τους στον πλανήτη μας.
Ας εμβαθύνουμε στην έρευνα που διεξήγαγαν οι αστροφυσικοί Bartos και Marka, οι οποίοι χρησιμοποίησαν προηγμένη τεχνολογία υπολογιστών για να εξετάσουν την επικράτηση των ακτινιδών σε πολλούς μετεωρίτες του ηλιακού μας συστήματος. Τα ευρήματά τους αποκάλυψαν ότι περίπου 80 εκατομμύρια χρόνια πριν από το σχηματισμό του ηλιακού μας συστήματος, Μια έκρηξη ενός αστέρα νετρονίων συνέβη σε απόσταση 1.000 ετών φωτός. Αυτό το κατακλυσμικό γεγονός έπαιξε σημαντικό ρόλο στην αφθονία πολύτιμων μετάλλων όπως ο χρυσός, η πλατίνα, ο υδράργυρος και η πλατίνα στο πλανητικό μας σύστημα.
