Всего несколько лет назад НАСА опубликовало одну из самых шокирующих новостей за последнее время: они обнаружили крупнейшее из когда-либо известных месторождений золота, и оно находится в космосе. Это астероид «16 Психея», расположенный между Марсом и Юпитером и состоящий в основном из золота, а также других тяжёлых металлов, таких как железо и никель. НАСА сделало оценку и считает, что стоимость этого астероида составляет 10 000 квадриллионов долларов. Но его природа остаётся загадкой.
Художественная концепция астероида Психея. Фото: NASA / JPL-Caltech
В течение многих лет учёные упорно работали над проведением всевозможных исследований, чтобы попытаться выяснить, откуда берётся золото. Известно, что оно состоит из 79 протонов и 118 нейтронов, которые в конечном итоге образуют единое атомное ядро, всё благодаря интенсивной реакции ядерного синтеза. На протяжении многих веков самые известные алхимики пытались найти способ получения золота, но никто его так и не нашёл. Ответ нужно искать в космосе: золото – это элемент, присутствующий во всей Вселенной, но мы ещё не смогли понять, почему.
Астероид из золота и самые дорогие вещи в космосе
Чтобы попытаться объяснить природу возникновения золота, Чиаки Кобаяши , астрофизик из Университета Хартфордшира в Соединенном Королевстве, провела новое очень подробное исследование, опубликованное в «The Astrophysical Journal», в котором даётся ссылка на 341 публикацию по этой теме. Воспользовавшись этой научной базой и пытаясь найти решение, она пришла к выводу: основной источник образования золота, который смогли найти исследователи, не может объяснить огромное количество этого драгоценного металла, существующего в нашей Вселенной.
Кобаяши в своем новом исследовании считает, что теория происхождения золота, получившая наибольшую поддержку в научном сообществе, верна. Или, другими словами, золото образуется при столкновении нейтронных звезд. Однако существует фундаментальная проблема: эти типы реакций настолько редки, что маловероятно, что они являются основным объяснением происхождения золота. По этой причине она решила искать другие возможные дополнительные объяснения, которые помогут понять присутствие золота в космосе.
При столкновении нейтронных звёзд образовывается золото. Фото: NASA/Swift/Dana Berry
Столкновения, происходящие между нейтронными звездами, приводят к появлению золота в процессе, получившем название быстрого захвата нейтронов, при котором атомное ядро быстро поглощает свободно движущиеся нейтроны. По мере того как в ядре атома накапливается все больше и больше нейтронов, они подвергаются радиоактивному распаду, превращаясь в протоны. Соответственно, образуются новые, более тяжелые элементы, включая золото.
Другое похожее космическое событие – это обычные сверхновые, но исследование исключает его. Хотя при взрывах сверхновых может образоваться много тяжёлых элементов, но произвести золото сложно, потому что масса звезды должна быть достаточно большой. Кроме того, после взрыва массивной звезды её ядро превратится в черную дыру, в результате чего только что созданные тяжёлые элементы будут поглощены ею.
Алмазы Документальный Фильм National Geographic 2020
Художественная концепция взрыва сверхновой. Фото: Arbi Babakhanians
Только один особый тип сверхновой может производить и рассеивать золото. Этот тип сверхновой называется магнитовращательной сверхновой. У неё очень высокая скорость вращения. В процессе её взрыва всё ядро будет вывернуто изнутри наружу, и в раскаленной струе большое количество тяжелых элементов, включая золото, будет выброшено в космос.
Но такие взрывы сверхновых встречаются реже, чем столкновения нейтронных звезд. Даже если мы сложим эти два процесса образования золота вместе, то всё равно трудно объяснить, почему во Вселенной так много золота.
Свет, испущенный столкновением нейтронных звезд, показал признаки того, что это событие было фабрикой по производству новых элементов (показаны желтым цветом). Некоторые элементы образуются различными способами, в том числе в результате взрывов огромных звезд и смерти звезд с низкой массой. Robert Hurt/IPAC/Caltech
Для Кобаяши есть только два возможных ответа, чтобы объяснить присутствие такого количества золота в космосе: во-первых, и гораздо более вероятно, что существует некий процесс, который в настоящее время неизвестен ученым и еще не наблюдался; во-вторых, как столкновения нейтронных звезд, так и взрывы магнитовращательных сверхновых на самом деле выбрасывают в космос гораздо больше золота, чем показывают существующие модели прогнозирования.
Несмотря на то, что не удалось прийти к однозначному выводу, объясняющему какие процессы отвечают за образование самого ценного драгоценного металла, на данный момент это исследование является наиболее полным и точным.
Подписывайтесь на канал Глубины космоса , будет много интересного!
Источник: dzen.ru
Как Вселенная создает золото
В течение тысяч лет люди искали способ превратить вещество в золото. Древние алхимики считали этот драгоценный металл наивысшей формой материи. По мере развития человеческого знания мистические аспекты алхимии уступили место наукам, которые мы знаем сегодня. И все же, несмотря на все наши достижения в области науки и техники, история происхождения золота оставалась неизвестной. До сих пор.
Наконец, ученые знают, как Вселенная производит золото. Используя наши самые современные телескопы и детекторы, мы смогли обнаружить, что оно создается в космическом огне двух сталкивающихся звезд, впервые обнаруженных LIGO через гравитационную волну, излучаемую обсерваторией.
Происхождение элементов.
Ученым удалось собрать кусочки, из которых вытекают многие элементы периодической таблицы. Большой взрыв создал водород, самый легкий и самый распространенный элемент. Когда звезды сияют, они перерабатывают водород в более тяжелые элементы, такие как углерод и кислород, элементы жизни. В свои последние годы звезды создают общие металлы — алюминий и железо — и выбрасывают их в космос при различных типах взрывов сверхновых.
На протяжении десятилетий ученые предполагали, что эти звездные взрывы также объясняют происхождение самых тяжелых и самых редких элементов, таких как золото. Это зависит от объекта, оставленного после смерти массивной звезды: нейтронной звезды. Нейтронные звезды в полтора раза превосходят массу солнца, однако, их диаметр около 15 километров. Чайная ложка материала с их поверхности весит 10 миллионов тонн.
Многие звезды во Вселенной находятся в двоичных системах — две звезды, связанные гравитацией и вращающиеся вокруг друг друга. Пара массивных звезд может в конечном итоге стать парой нейтронных звезд. Нейтронные звезды вращаются вокруг друг друга в течение сотен миллионов лет. Но Эйнштейн говорил, что их танец не может длиться вечно. В конце концов, они должны столкнуться.
Обнаруженное массивное столкновение.
Утром 17 августа 2017 года пульсация в космосе прошла через нашу планету. Она был обнаружена детекторами гравитационных волн LIGO и Virgo. Это космическое возмущение исходило от пары нейтронных звезд, сталкивающихся со скоростью в одну треть скорости света. Энергия этого столкновения была невообразима.
Услышав о столкновении, астрономы по всему миру, принялись за работу. Телескопы большие и мелкие сканировали участок неба, откуда пришли гравитационные волны. Двенадцать часов спустя три телескопа увидели новую звезду, названную «килоновой», в галактике NGC 4993, примерно в 130 миллионов световых лет от Земли.
Астрономы захватили свет от космического огня столкнувшихся нейтронных звезд. Пришло время направить самые большие и лучшие в мире телескопы на новую звезду, чтобы увидеть видимый и инфракрасный свет от последствий столкновения. В Чили телескоп Gemini повернул свое большое 26-футовое зеркало к килоновой. NASA направило Хаббл туда же.
Подобно тому, как угли интенсивного костра становятся холодными и тусклыми, послесвечение этого космического огня быстро исчезло. Через несколько дней видимый свет исчез, оставив теплый инфракрасный свет, который также исчез.
Наблюдение за мирозданием ковки золота. Но в этом затухающем свете был закодирован ответ на давний вопрос о том, как производится золото. Просветите солнечный свет через призму, и вы увидите спектр нашего солнца — цвета радуги распространяются от коротковолнового синего света до длинноволнового красного света.
Этот спектр содержит отпечатки элементов, связанных и созданных на Солнце. Каждый элемент отмечен уникальным отпечатком линий в спектре, отражающим разную атомную структуру. Спектр килоновы содержал отпечатки самых тяжелых элементов во Вселенной. Его свет несет контрольную сигнатуру материала нейтронной звезды, распадающегося на платину, золото и другие, так называемые элементы «r-процесса».
Впервые люди увидели алхимию в действии, Вселенная превратила вещество в золото. И не просто небольшое количество: это одно столкновение создало по меньшей мере 10 золотых Земель. Возможно на вас сейчас золотые или платиновые украшения. Взгляните на них. Этот металл был создан в атомном огне столкновения нейтронных звезд в нашей собственной галактике миллиарды лет назад — столкновение, подобное тому, которое наблюдали 17 августа.
Что станет с золотом, произведенном в этом столкновении? Оно будет выброшено в космос, и смешается с пылью и газом из своей галактики-хозяина. Возможно, однажды оно станет частью новой планеты, жители которой приступят к тысячелетнему поиску, чтобы понять его происхождение.
Источник: rwspace.ru
Как образуется золото в космосе
Будь в курсе последних новостей из мира гаджетов и технологий
iGuides для смартфонов Apple
Во Вселенной слишком много золота. И никто не знает, откуда оно взялось
Егор Морозов — 2 октября 2020, 14:35
Золото кажется нам редким и дорогим металлом, но его в наблюдаемой нами Вселенной все еще гораздо больше, чем должно быть. И ученые не знают, почему так произошло.
И вот в чем проблема: золото — это элемент, а это означает, что вы не можете получить его путем обычных химических реакции, хотя алхимики пытались это сделать веками. Чтобы создать этот блестящий металл, вам нужно связать вместе 79 протонов и 118 нейтронов, чтобы сформировать единое атомное ядро. Это сложная и энергоемкая реакция ядерного синтеза. Но такой интенсивный синтез не происходит достаточно часто, по крайней мере, поблизости от нас, чтобы создать все те запасы золота, который мы находим на Земле и в других местах Солнечной системы.
Новое исследование показало, что наиболее распространенный процесс производства золота — столкновения нейтронных звезд — не может объяснить его изобилие. Так откуда же взялось все это золото? Ну, этот драгоценный металл также может создаваться при взрывах сверхновых. Только вот новая работа показала, что даже такие необычные космические явления не могут объяснить все количество золота, что мы видим.
При столкновениях нейтронных звезд за короткое время выделяется огромное количество энергии, что позволяет связать несколько легких элементов в тяжелые атомные ядра, такие как золото, и затем выкинуть их в космос. Что касается обычных сверхновых, то они вообще не отвечают за золото в привычной нам Вселенной, потому что звезды, достаточно массивные, чтобы создать этот драгметалл перед смертью, во-первых, очень редки, а, во-вторых, становятся черными дырами при взрыве, объясняет Чиаки Кобаяши, астрофизик из Университета Хартфордшира в Соединенном Королевстве и автор нового исследования. Так что при взрыве обычной массивной сверхновой золото просто попадает в черную дыру и теряется для нас навсегда.
А что насчет необычных сверхновых? Да, такие действительно есть и называются магнитовращательными, и они являются «очень редким типом сверхновой, очень быстро вращающейся», — сказала Кобаяши.
Во время превращения в магнитовращательную сверхновую умирающая звезда вращается настолько быстро и подвергается воздействию таких сильных магнитных полей, что при взрыве буквально выворачивается наизнанку. При этом она запускает в космос раскаленные струи вещества. А поскольку при превращении звезды в сверхновую выделяется огромное количество энергии, то в таких струях может содержаться в том числе и только что синтезированное золото. Проблема в том, что звезды, достаточно массивные, чтобы синтезировать золото, встречаются редко. Звезды, которые синтезируют золото, а затем выбрасывают его в космос, встречаются еще реже.
Но даже нейтронные звезды вместе с магнитовращательными сверхновыми не могут объяснить изобилие золота в наблюдаемой нами Вселенной, как выяснили Кобаяши и ее коллеги. «В этой загадке есть два важных момента», — сказала она. «Момент номер один: слияния нейтронных звезд недостаточно. Момент 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 действительно вызывают «дожди из золота». Но эти исследования не учитывали редкость таких столкновений. Трудно точно оценить, как часто крошечные нейтронные звезды, которые сами являются сверхплотными остатками древних сверхновых, сталкиваются друг с другом. Но, в любом случае, едва ли такие коллизии постоянно происходят во Вселенной: ученые видели, как это происходило, лишь однажды. Кобаяши и ее коллеги обнаружили, что даже приблизительные оценки показывают, что нейтронные звезды не сталкиваются достаточно часто, чтобы произвести все золото, обнаруженное в Солнечной системе.
«Это исследование не первое, в котором предполагается, что столкновений нейтронных звезд недостаточно для объяснения изобилия золота во Вселенной», — 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 важное преимущество: она чрезвычайно тщательная, сказал Родерер. Исследователи собрали огромное количество данных и включили их в надежные модели эволюции галактик и производства в них новых химических веществ. «В новой работе есть ссылки на 341 другую публикацию, что примерно в три раза больше, чем в типичных статьях в Astrophysical Journal в наши дни», — говорит Родерер. По его словам, собрать все эти данные вместе требует «титанических усилий».
У золота много различных применений. Например, им покрывали ножки старых процессоров.
Используя этот подход, авторы смогли объяснить образование как легких атомов, таких как углерод-12 (шесть протонов и шесть нейтронов), так и тяжелых, как уран-238 (92 протона и 146 нейтронов). По словам Родерера, это впечатляющий диапазон, охватывающий элементы, которые обычно игнорируются в подобных исследованиях.
И в основном расчеты дали правильные результаты.
Например, при столкновении нейтронных звезд в модели Кобаяши образуется стронций. Это соответствует обнаружению стронция в космосе после одного такого столкновения, которое ученые непосредственно наблюдали. К тому же магнитовращательные сверхновые объяснили присутствие в космосе еще одного редкого тяжелого элемента — европия, который в прошлом было сложно объяснить.
Но золото остается загадкой.
Кобаяши считает, что где-то в космосе есть нечто, о чем ученые не знают, которое активно производит 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 взялся весь этот драгоценный металл для красивых побрякушек.
Источник: www.iguides.ru