Det har uppskattats att för cirka 80 miljoner år sedan, innan vårt solsystem bildades, a kilonova bara 1.000 10 ljusår från oss. Denna kilonova, som var resultatet av explosionen av en neutronstjärna, var ansvarig för skapandet av några av de tyngsta grundämnena som finns på jorden och i meteoriter. Dessa grundämnen inkluderar aktinider som uran, plutonium och fermium, samt vissa grundämnen från grupperna 11 och XNUMX i det periodiska systemet, såsom platina och guld.
I den här artikeln kommer vi att berätta vad en kilonova är, vad en neutronstjärnas natur är och varför de förekommer i ädla metaller som guld och platina.
Vad är en kilonova
När två neutronstjärnor eller en neutronstjärna och ett svart hål kombineras blir resultatet en kilonova. Denna fusionsexplosion producerar unika element som bara kan bildas i en sådan specifik händelse. Att förstå dessa fenomen har gjorts möjligt genom framsteg inom periodiska systemets och nukleosyntesens historia, vilket gör att vi kan förstå hur element skapas i universum.
Det ökade intresset för kärnfysik under 1930-talet och den efterföljande fokuseringen på kärnenergi under 1950-talet underlättade en övergång från geokemi till astrokemi, vilket det tillät oss att utforska kemiska undersökningar genom astrofysikens lins snarare än geologin. Denna övergång banade väg för studier av elementen i det periodiska systemet i förhållande till himlakroppar som stjärnor och till och med galaxer. Följaktligen kunde vi äntligen ta itu med långvariga vetenskapliga undersökningar, såsom ursprunget till ädla metaller som guld och platina, bildandet av grundämnen som finns i solen och meteoriter och förekomsten av vissa element i det periodiska systemet i atmosfärer av avlägsna stjärnor bortom Vintergatan.
Bildandet av grundämnen som är tyngre än järn, exklusive väte, helium och litium, sker genom en process som kallas nukleosyntes, som Det utvecklas i händelser som supernovor och kilonovaer, och som framför allt sker i explosionen av massiva stjärnor som kallas supernovor. Normalt upphör nukleosyntesen i järn på grund av begränsningar av kärnreaktioner och problem med stjärnkärnan.
Men det finns grundämnen förutom järn som är betydligt rika på neutroner, vilket väcker frågan: var kommer dessa grundämnen? Svaret ligger i sambandet mellan dessa grundämnen och neutronstjärnor. För att gräva djupare in i detta rike av kilonovaer och avslöja förklaringen måste vi förstå den avgörande roll de spelar. de intensiva neutronflödena, som introducerar nukleoner i kärnorna. Dessa undersökningar har bland annat drivit på etableringen av den internationella rymdstationen.
När en neutronstjärna detonerar, omvandlar neutronernas sönderfall genom beta-radioaktivitet dem till protoner. Denna väsentliga process tillåter bildandet av element som överträffar järn i det periodiska systemet.
Kilonovas och deras relation till r-processen
Den snabba neutroninfångningsprocessen, även känd som r-processen, sker uteslutande inom supernovor. Denna process involverar en serie kärnreaktioner, kända som nukleosyntes, som är ansvariga för att producera mer än 50 % av atomkärnorna som är tyngre än järn. Efter miljontals år av syntes släpps dessa kärnor äntligen ut i stjärnmiljön. Därifrån bidrar de till bildandet av nya stjärnor, som i sin tur ger upphov till stabila planetsystem.
Trots den omfattande teoretiska kunskapen, Det var en stor utmaning att förstå förekomsten av specifika grundämnen, som guld och platina. Detta förbryllande bestod tills det upptäcktes att de nödvändiga neutronflödena kunde tillskrivas kollisioner av neutronstjärnor, vilket ledde till bildandet av kilonovaer.
För närvarande, genom att använda kosmokemiska observationsmodeller, kan vi kvantifiera mängden av element i Vintergatan, och följaktligen bestämma närvaron av guld och platina i meteoriter och andra himlakroppar. Detta tillåter oss att upprätta kopplingar mellan olika element och tidigare astrofysiska händelser. Dessutom erbjuder några av dessa händelser en förklaring till ursprunget till Polaris, en distinkt och lätt identifierbar stjärna på natthimlen.
Kilonova från en explosion
Kan en kilonova, orsakad av en explosion som inträffade 1.000 XNUMX ljusår från proto-solen, vara en möjlighet? För att gräva djupare in i ursprunget till guld och platina i vårt solsystem är det viktigt att känna igen astrofysikerna Imre Bartos från University of Florida och Szabolcs Marka från Columbia University. Hans bidrag till området är grundläggande på grund av de många publikationerna kring ämnet.ursprunget till guld och platina på jorden«. Dessa publikationer utforskar inte bara det allmänna ursprunget utan fördjupar sig också i aktinidernas specifika ursprung, en grupp kemiska grundämnen som sträcker sig från Actinium Ac (nr 89) till Lawrencium Lr (nr 103).
Aktinider, kända för sin mycket radioaktiva och tunga natur, inkluderar välkända grundämnen som uran (#92), torium (#90) och plutonium (#94). Dessa tre element är mycket kända eftersom de är de vanligaste bland sina motsvarigheter på vår planet.
Låt oss fördjupa oss i forskningen utförd av astrofysikerna Bartos och Marka, som använde avancerad datorteknik för att undersöka förekomsten av aktinider i många meteoriter i vårt solsystem. Deras fynd avslöjade att ungefär 80 miljoner år före bildandet av vårt solsystem, En explosion av en neutronstjärna inträffade på ett avstånd av 1.000 XNUMX ljusår. Denna katastrofala händelse spelade en stor roll i överflöd av ädla metaller som guld, platina, kvicksilver och platina i vårt planetsystem.
