Древние звезды могли создавать необычайно тяжелые элементы, считают исследователи
Международная группа ученых обнаружила, что древние звезды были способны производить элементы с атомными массами более 260, что тяжелее, чем любой элемент, находящийся на Земле естественным образом, из периодической системы элементов. Это открытие значительно расширяет наше понимание образования элементов в звездах.
Само наше существование неразрывно связано с космическим миром, поскольку мы состоим из материалов, происходящих из самих звезд. Звезды служат замечательными фабриками, постоянно участвующими в процессе слияния и распада элементов для образования новых элементов, которые весят либо меньше, либо больше. Различие между более легкими и тяжелыми элементами определяется их атомной массой, которую можно грубо понимать как совокупность протонов и нейтронов, расположенных внутри ядра одного атома, принадлежащего этому конкретному элементу.
Считается, что процесс создания самых тяжелых элементов происходит исключительно внутри нейтронных звезд посредством явления, известного как процесс быстрого захвата нейтронов, также называемый процессом r-типа. Представьте себе сценарий, в котором одинокое атомное ядро подвешено в море нейтронов. Внезапно значительное количество этих нейтронов прилипает к ядру, хотя и на короткое время, обычно длящееся менее секунды. Впоследствии происходит последовательность внутренних преобразований, включающих преобразование нейтронов в протоны, что приводит к чудесному появлению такого массивного элемента, как золото, платина или уран.
Элементы, обладающие наибольшей массой, по своей природе нестабильны или радиоактивны, а это означает, что с течением времени они постепенно распадаются. Одним из способов их распада является процесс, называемый делением.
— Иан Рекдерер, доцент физики в Северо-Каролинском государственном университете и главный автор исследования.
Есть общее представление о том, как работает процесс r-типа, но условия процесса довольно экстремальны. У ученых нет хорошего представления о том, сколько различных мест во Вселенной могут генерировать процесс r-типа, неизвестно, как заканчивается процесс r-типа, и мы не можем ответить на вопросы, например, сколько нейтронов можно добавить? Насколько тяжелым может быть элемент? Поэтому исследователи решили посмотреть на элементы, которые могут быть получены делением в некоторых хорошо изученных старых звездах, чтобы посмотреть, сможем ли мы начать находить ответы на некоторые из этих вопросов.
Команда взглянула на количество тяжелых элементов в 42 хорошо изученных звездах в Млечном Пути. Установлено, что в этих звездах имеются тяжелые элементы, образованные процессом r-типа в предыдущие поколения звезд. Рассмотрев более общий взгляд на количество каждого тяжелого элемента, найденного в этих звездах в целом, а не как обычно, в индивидуальном порядке, они выявили ранее непризнанные закономерности. Результаты работы опубликованы в журнале Science.
Основываясь на наблюдаемых закономерностях, можно сделать вывод, что некоторые элементы, находящиеся в середине таблицы Менделеева, такие как серебро и родий, являются вероятными побочными продуктами, образующимися в результате расщепления тяжелого элемента. Благодаря своим исследованиям команда успешно установила, что процесс r-типа способен генерировать атомы с атомной массой 260 или выше до того, как они подвергнутся делению.
— Иан Рекдерер.
Само наше существование неразрывно связано с космическим миром, поскольку мы состоим из материалов, происходящих из самих звезд. Звезды служат замечательными фабриками, постоянно участвующими в процессе слияния и распада элементов для образования новых элементов, которые весят либо меньше, либо больше. Различие между более легкими и тяжелыми элементами определяется их атомной массой, которую можно грубо понимать как совокупность протонов и нейтронов, расположенных внутри ядра одного атома, принадлежащего этому конкретному элементу.
Считается, что процесс создания самых тяжелых элементов происходит исключительно внутри нейтронных звезд посредством явления, известного как процесс быстрого захвата нейтронов, также называемый процессом r-типа. Представьте себе сценарий, в котором одинокое атомное ядро подвешено в море нейтронов. Внезапно значительное количество этих нейтронов прилипает к ядру, хотя и на короткое время, обычно длящееся менее секунды. Впоследствии происходит последовательность внутренних преобразований, включающих преобразование нейтронов в протоны, что приводит к чудесному появлению такого массивного элемента, как золото, платина или уран.
Элементы, обладающие наибольшей массой, по своей природе нестабильны или радиоактивны, а это означает, что с течением времени они постепенно распадаются. Одним из способов их распада является процесс, называемый делением.
Процесс r-типа необходим, если вы хотите создавать элементы, которые тяжелее, скажем, свинца и висмута. Вам нужно очень быстро добавить много нейтронов, но трудность в том, что вам нужно много энергии и много нейтронов, чтобы это сделать. И лучшим местом для нахождения и того и другого является рождение или смерть нейтронной звезды, или столкновение нейтронных звезд и производство сырья для процесса
— Иан Рекдерер, доцент физики в Северо-Каролинском государственном университете и главный автор исследования.
Есть общее представление о том, как работает процесс r-типа, но условия процесса довольно экстремальны. У ученых нет хорошего представления о том, сколько различных мест во Вселенной могут генерировать процесс r-типа, неизвестно, как заканчивается процесс r-типа, и мы не можем ответить на вопросы, например, сколько нейтронов можно добавить? Насколько тяжелым может быть элемент? Поэтому исследователи решили посмотреть на элементы, которые могут быть получены делением в некоторых хорошо изученных старых звездах, чтобы посмотреть, сможем ли мы начать находить ответы на некоторые из этих вопросов.
Команда взглянула на количество тяжелых элементов в 42 хорошо изученных звездах в Млечном Пути. Установлено, что в этих звездах имеются тяжелые элементы, образованные процессом r-типа в предыдущие поколения звезд. Рассмотрев более общий взгляд на количество каждого тяжелого элемента, найденного в этих звездах в целом, а не как обычно, в индивидуальном порядке, они выявили ранее непризнанные закономерности. Результаты работы опубликованы в журнале Science.
Основываясь на наблюдаемых закономерностях, можно сделать вывод, что некоторые элементы, находящиеся в середине таблицы Менделеева, такие как серебро и родий, являются вероятными побочными продуктами, образующимися в результате расщепления тяжелого элемента. Благодаря своим исследованиям команда успешно установила, что процесс r-типа способен генерировать атомы с атомной массой 260 или выше до того, как они подвергнутся делению.
Это число 260 интересно, потому что ранее мы не обнаруживали ничего столь тяжелого в космосе или на Земле, даже при ядерных испытаниях. Но наблюдение их в космосе дает представление о том, как мы можем думать о моделях и делении — и может дать нам представление о том, как возникло обширное разнообразие элементов
— Иан Рекдерер.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Куда делась атомная бомба Гитлера? Физики увидели то, что упустили историки
Ученые подчеркивают: многие из громких мифов 1940-е годов, скорее всего, не выдержат проверки реальными фактами...
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
Самая известная мумия Южной Америки снова «заговорила»: последние ее месяцы были очень мрачными
Археологи говорят: именно на этой жестокой практике держалась вся империя инков...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Что будет с Азовским морем? Российские ученые просчитали четыре варианта развития событий
Исследователи объяснили, почему при любом раскладе море не будет прежним. Но каким тогда?...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Земля... это космическая марионетка: оказалось, что Солнце и Луна могут трясти планету сутками
Сейсмологи рассказали, что наблюдения за космическими приливами, поможет предсказывать мегаземлетрясения, цунами и даже извержения вулканов...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...