قد يكون الذهب بقايا لامعة من الوجبة الأولى الفوضوية لثقب أسود حديث الولادة.
الذهب عنصر ثقيل. وكذلك البلاتين. واليورانيوم. قد تتشكل هذه العناصر الثقيلة والعديد من العناصر الثقيلة الأخرى عند الدوران السريع ، وتنهار النجوم الضخمة إلى ثقوب سوداء حديثة التكوين. تُعرف هذه النجوم باسم الانهيارات ، وقد حصلت على أسمائها من هذا الانهيار. ومع حدوث هذه المرحلة الأخيرة من الموت في حياتهم ، تنفجر طبقات الغاز من حولهم. يترك هذا الانهيار والانفجار قرصًا من المواد يدور حول كل ثقب أسود جديد. عندما يلتهم هذا الثقب الأسود المواد المحيطة ، تصبح الظروف مناسبة تمامًا لتكوين الذهب والبلاتين والعناصر الثقيلة الأخرى ، حسبما أفاد العلماء الآن.
الشرح:ما هو نموذج الكمبيوتر؟
يقول بريان ميتزجر:"الثقوب السوداء في هذه البيئات القاسية هي أكلة صعبة الإرضاء". وهو عالم فيزياء فلكية بجامعة كولومبيا في مدينة نيويورك. يمكن لهذه الثقوب السوداء أن تبتلع الكثير من المادة في وقت واحد. ما لا يبتلعه ينفجر في مهب الريح. تحتوي هذه الرياح على الكثير من النيوترونات - وهي جسيمات دون ذرية ليس لها شحنة كهربائية. مع وجود الكثير منهم في مهب الريح ، فإنه يوفر الظروف المناسبة لتكوين العناصر الثقيلة ، كما يقول ميتزجر. على الأقل هذا ما تقترحه عمليات المحاكاة من نموذج الكمبيوتر الجديد لفريقه.
وصف ميتزجر وزملاؤه تلك المحاكاة ونتائجها على الإنترنت في 8 مايو (أيار) في الطبيعة .
تحضير العناصر
كان فريقهم يحاول الإجابة على سؤال قديم:من أين تأتي أثقل العناصر في الكون؟
يعرف علماء الفلك أن عناصر معينة تتشكل داخل النجوم ثم تنفجر في الفضاء عندما تنفجر النجوم المحتضرة. هذه عناصر مثل الكربون والأكسجين والحديد. يسمي العلماء هذه العناصر الخفيفة لأنها أقل كتلة من تلك مثل الذهب والبلاتين.
يقول العلماء:نجم نيوتروني
لا تستطيع النجوم تكوين عناصر أثقل من الحديد (مثل الذهب والبلاتين). للحصول على مثل هذه الثقل يجب أن يكون هناك الكثير من النيوترونات. ويجب أن يتم تجميعهم معًا بإحكام ، مما يخلق بيئة قاسية. وفيه تمتص مراكز الذرات - النوى - النيوترونات. بعد امتصاص الكثير منها ، ستصبح نواة الذرة غير مستقرة. لتحقيق الاستقرار مرة أخرى ، يخضع للاضمحلال الإشعاعي. في هذا الاضمحلال ، يتحول النيوترون إلى بروتون. وهذا يجعل عنصرًا جديدًا. يشير علماء الفيزياء الفلكية إلى هذه السلسلة من التفاعلات على أنها عملية r.
كان العلماء يشتبهون في أن العناصر التي تشكلت بهذه الطريقة يمكن أن تظهر عندما يصطدم نجمان. على وجه التحديد ، سيحدث ذلك عندما يشتمل الاصطدام على نجمين ميتين يُعرفان بالنجوم النيوترونية.
الشرح:ما هي موجات الجاذبية؟
ظهر دليل جيد على الفكرة منذ ما يقرب من عامين. وذلك عندما اكتشف علماء الفلك تصادمًا بين نجمين نيوترونيين. لقد صنعت موجات تمدد وتقلص الزمكان - نسيج الفضاء. يطلق علماء الفلك على تموجات الجاذبية. أظهرت دراسة الاصطدام أن النجوم النيوترونية أطلقت عناصر ثقيلة ، بما في ذلك الذهب والفضة والبلاتين.
لكن تفسير فكرة النجم النيوتروني به عيوب. يمكن أن تستغرق النجوم الكثيفة الميتة وقتًا طويلاً لتتصادم. ومع ذلك ، تم العثور على العناصر الثقيلة في النجوم القديمة ، تلك التي تشكلت في الكون المبكر. ليس من الواضح ما إذا كان الاندماج بين النجوم النيوترونية يمكن أن يحدث في وقت مبكر من تاريخ الكون. ولكن يجب أن تشرح وجود العناصر في تلك النجوم المبكرة.
ثقوب سوداء قديمة جدًا
لذا ، إذا لم تكن هناك تحطمات للنجوم النيوترونية في ذلك الوقت ، فما الذي صنع العناصر الثقيلة؟ يعتقد العلماء أن النجوم الدوارة التي تنهار إلى ثقوب سوداء - الانهيارات - قد تكون حدثت في الأيام الأولى للكون. وهذه العملية يمكن أن تكون صانعة غزيرة للعناصر الثقيلة.
قد ينتج عن الانهيار الفردي مادة عملية r تزيد بمقدار 30 مرة عن عملية اندماج النجوم النيوترونية. يقول ميتزجر الآن إن الانهيار يمكن أن يولد بضع مئات من كتلة الأرض من الذهب. وبالتالي ، قد تكون الانهيارات مسؤولة عن 80 بالمائة من العناصر التي تم إجراؤها بواسطة عملية r. ويقترح ميتزجر وزملاؤه أن عمليات اندماج النجوم النيوترونية ستشكل الباقي.
سلطت نتائجهم ضوءًا جديدًا على اكتشاف عام 2016 حول مجرة قزمة تسمى Reticulum II. نجومها غنية بالعناصر الثقيلة. هذا يعني حدوث نوع من الكارثة في المجرة منذ بلايين السنين لتكوين كل تلك العناصر الثقيلة. كان العلماء يعتقدون أن اندماجًا قديمًا بين النجوم النيوترونية قد زرع بذور هذه المجرة بهذه العناصر. الانهيار المطوي يصبح الآن مرشحًا آخر.
تقول آنا فريبيل:"إنه أمر مثير للغاية". هي عالمة فيزياء فلكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج ومؤلفة مشاركة في دراسة عام 2016 حول الشبكية الثانية. اندماج النجوم النيوترونية أمر نادر الحدوث. لذا ، "شعرت وكأننا نقترح الفوز في اليانصيب" ، كما تقول. لكن الانهيارات أكثر ندرة. مقابل كل 10 اندماجات بين النجوم النيوترونية ، هناك انهيار واحد. لذلك ، تلاحظ ، إذا كان الانهيار هو التفسير ، "يبدو أننا فزنا باليانصيب مرتين."
لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت الانهيارات تحدث بشكل متكرر بما يكفي لتفسير وفرة العناصر الثقيلة التي شوهدت في جميع أنحاء الكون. كما أنه ليس من الواضح ما إذا كانوا ينتجون الكمية المناسبة من المواد. يقول ألكساندر جي:"أعتقد أن هيئة المحلفين لم تنفصل بعد". وهو عالم فيزياء فلكية في مرصد كارنيجي في باسادينا ، كاليفورنيا. شارك في تأليف ورقة عام 2016 عن الشبكة الثانية.
يقول جي:"نحن الآن نفكر بحماس في كيف يمكنك معرفة الفرق" - سواء كانت الانهيارات أو النجوم النيوترونية تفسر المجرات بشكل أفضل مثل Reticulum II. قد تكون الملاحظات المستقبلية لما بعد الانفجارات الانهيار مفيدة. يمكن أن تساعد في تحديد دور الانهيارات في تشكيل مثل هذه المجرات. قد تكشف الملاحظات أيضًا عما إذا كانت الانهيارات تتسبب بالفعل في تلويث الكون بالعناصر الثقيلة.
