Hvorfor er der så meget guld i det kendte univers?

Der er for meget guld i universet, eller i det mindste i det område, hvor vi bor. Måske er det ikke et problem, for vi værdsætter guld meget. Sagen er den, at ingen ved, hvor den kom fra. Og dette fascinerer videnskabsmænd.

Da Jorden var smeltet på det tidspunkt, hvor den blev dannet, næsten alt guldet på vores planet på det tidspunkt styrtede sandsynligvis ind i planetens kerne. Derfor antages det, at det meste af det guld, der findes i Jordens skorpe og kappen blev senere bragt til Jorden ved asteroide-nedslag under det sene tunge bombardement, for omkring 4 milliarder år siden.

For eksempel guldforekomster i Witwatersrand-bassinet i Sydafrika, den rigeste ressource kendt guld på jorden, attribut. Der stilles dog spørgsmålstegn ved dette scenarie i øjeblikket. Guldbærende klipper ved Witwatersrand (1) blev stablet mellem 700 og 950 millioner år før påvirkningen Vredefort meteorit. I hvert fald var det nok en anden ydre påvirkning. Selvom vi antager, at det guld, vi finder i skallerne, kommer indefra, må det også være kommet et eller andet sted indefra.

1. Guldbærende sten i Witwatersrand-bassinet i Sydafrika.

Så hvor kom alt vores guld og ikke vores oprindeligt fra? Der er flere andre teorier om supernovaeksplosioner så kraftige, at stjerner vælter. Desværre forklarer selv sådanne mærkelige fænomener ikke problemet.

hvilket betyder, at det ikke kan lade sig gøre, selvom alkymister forsøgte for mange år siden. Få skinnende metal90 protoner og 126 til XNUMX neutroner skal bindes sammen for at danne en ensartet atomkerne. Det her . En sådan fusion forekommer ikke ofte nok, eller i hvert fald ikke i vores umiddelbare kosmiske naboskab, til at forklare det. gigantisk rigdom af guldsom vi finder på jorden og i. Ny forskning har vist, at de mest almindelige teorier om guldets oprindelse, dvs. kollisioner af neutronstjerner (2) giver heller ikke et fyldestgørende svar på spørgsmålet om dets indhold.

Guld vil falde ned i et sort hul

Nu ved man det de tungeste elementer dannes, når atomkernerne i stjerner fanges af molekyler kaldet neutroner. For de fleste gamle stjerner, inklusive dem, der findes i dværg galakser fra denne undersøgelse er processen hurtig og kaldes derfor "r-processen", hvor "r" står for "hurtig". Der er to udpegede steder, hvor processen teoretisk foregår. Det første potentielle fokus er en supernovaeksplosion, der skaber store magnetfelter - en magnetorotationel supernova. Den anden er sammenføjning eller sammenstød to neutronstjerner.

Se produktion tunge grundstoffer i galakser Generelt har forskere ved California Institute of Technology i de senere år studeret flere nærmeste dværggalakser fra Keck teleskop beliggende på Mauna Kea, Hawaii. De ville se, hvornår og hvordan de tungeste grundstoffer i galakser blev dannet. Resultaterne af disse undersøgelser giver nyt bevis for tesen om, at de dominerende kilder til processer i dværggalakser forekommer på relativt lange tidsskalaer. Det betyder, at tunge elementer blev skabt senere i universets historie. Da magnetisk-rotationssupernovaer menes at være et fænomen fra det tidligere univers, peger forsinkelsen i produktionen af ​​tunge grundstoffer på neutronstjernekollisioner som deres hovedkilde.

Spektroskopiske tegn på tunge grundstoffer, inklusive guld, blev observeret i august 2017 af elektromagnetiske observatorier i neutronstjernefusionsbegivenheden GW170817, efter at begivenheden blev bekræftet som en neutronstjernefusion. Nuværende astrofysiske modeller tyder på, at en enkelt neutronstjernefusionshændelse genererer mellem 3 og 13 masser af guld. mere end alt guldet på jorden.

Neutronstjernekollisioner skaber guldfordi de kombinerer protoner og neutroner til atomkerner, og derefter udstøder de resulterende tunge kerner i plads. Lignende processer, som derudover ville give den nødvendige mængde guld, kunne forekomme under supernovaeksplosioner. "Men stjerner, der er massive nok til at producere guld i sådan et udbrud, bliver til sorte huller," fortalte Chiaki Kobayashi (3), en astrofysiker ved University of Hertfordshire i Storbritannien og hovedforfatter af den seneste undersøgelse om emnet, WordsSideKick.com. Så i en almindelig supernova bliver guld, selvom det er dannet, suget ind i det sorte hul.

3. Chiaki Kobayashi fra University of Hertfordshire

Hvad med de mærkelige supernovaer? Denne type stjerneeksplosion, den såkaldte supernova magnetorotional, en meget sjælden supernova. døende stjerne han snurrer så hurtigt i det og er omgivet af det stærkt magnetfeltat den væltede af sig selv, da den eksploderede. Når den dør, frigiver stjernen varme hvide stofstråler ud i rummet. Fordi stjernen er vendt vrangen ud, er dens jetfly fulde af gyldne kerner. Selv nu er stjernerne, der udgør guld, et sjældent fænomen. Endnu sjældnere er stjerner, der skaber guld og sender det ud i rummet.

Men ifølge forskerne forklarer selv kollisionen af ​​neutronstjerner og magnetorotationelle supernovaer ikke, hvor en sådan overflod af guld på vores planet kom fra. "Neutronstjernefusioner er ikke nok," siger han. Kobayashi. "Og desværre, selv med tilføjelsen af ​​denne anden potentielle guldkilde, er denne beregning forkert."

Det er svært at afgøre præcist hvor ofte små neutronstjerner, som er meget tætte rester af gamle supernovaer, kolliderer med hinanden. Men det er nok ikke særlig almindeligt. Forskere har kun observeret dette én gang. Skøn viser, at de ikke kolliderer ofte nok til at producere det fundne guld. Dette er damens konklusioner Kobayashi og hans kolleger, som de offentliggjorde i september 2020 i The Astrophysical Journal. Dette er ikke de første sådanne fund af videnskabsmænd, men hans hold har indsamlet en rekordstor mængde forskningsdata.

Interessant nok forklarer forfatterne i nogle detaljer mængden af ​​lettere grundstoffer fundet i universet, såsom kulstof ¹²C, og også tungere end guld, såsom uran ²³⁸U. I deres modeller kan mængderne af et sådant grundstof som strontium forklares ved kollisionen af ​​neutronstjerner og europium ved aktiviteten af ​​magnetorotationelle supernovaer. Det var de elementer, som videnskabsmænd plejede at have svært ved at forklare proportionerne af deres forekomst i rummet, men guld, eller rettere sagt, dets mængde er stadig et mysterium.