Odkud se vzalo zlato? Vědci mají nové poznatky o syntéze prvků ve vesmíru
Jak vznikají chemické prvky v našem vesmíru? Odkud se berou těžké prvky jako zlato a uran? Výzkumný tým z GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung v Darmstadtu spolu s kolegy z Belgie a Japonska pomocí počítačových simulací ukázal, že syntéza těžkých prvků je typická pro určité černé díry s obíhajícími akumulacemi hmoty, tzv. akrečními disky, napsal server Phys.
Všechny těžké prvky, které se dnes na Zemi vyskytují, vznikly za extrémních podmínek v astrofyzikálním prostředí: uvnitř hvězd, při hvězdných explozích a při srážkách neutronových hvězd. Vědce zajímá otázka, ve kterém z těchto astrofyzikálních dějů existují vhodné podmínky pro vznik nejtěžších prvků, jako je zlato nebo uran.
První velkolepé pozorování gravitačních vln a elektromagnetického záření pocházejícího ze splynutí neutronových hvězd v roce 2017 naznačilo, že při těchto kosmických srážkách může vznikat a uvolňovat se mnoho těžkých prvků. Zůstává však otevřená otázka, kdy a proč dochází k vyvržení materiálu a zda mohou existovat i jiné scénáře, při nichž mohou těžké prvky vznikat.
Slibnými kandidáty na produkci těžkých prvků jsou černé díry obíhající kolem akrečního disku husté a horké hmoty. Takový systém vzniká jak po splynutí dvou masivních neutronových hvězd, tak během tzv. kolapsaru, kolapsu a následné exploze rotující hvězdy. Vnitřní složení takových akrečních disků nebylo dosud dobře prozkoumáno, zejména pokud jde o podmínky, za nichž vzniká přebytek neutronů.
Foto: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Vysoký počet neutronů je základním předpokladem syntézy těžkých prvků, protože umožňuje proces rychlého zachycení neutronů neboli r-proces. Klíčovou roli v tomto procesu hrají téměř bezhmotná neutrina, která umožňují přeměnu mezi protony a neutrony.
Kromě možných procesů vyvržení hmoty zkoumá výzkumná skupina pod vedením doktora Andrease Bausweina také světelné signály generované vyvrženou hmotou, které budou použity k odvození hmotnosti a složení vyvržené hmoty při budoucích pozorováních srážejících se neutronových hvězd. Důležitým stavebním kamenem pro správné čtení těchto světelných signálů je přesná znalost hmotností a dalších vlastností nově vzniklých prvků.
„Tyto údaje jsou v současné době nedostatečné. Ale díky nové generaci urychlovačů, jako je FAIR, je bude možné v budoucnu měřit s nebývalou přesností. Dobře koordinovaná souhra teoretických modelů, experimentů a astronomických pozorování nám vědcům v příštích letech umožní testovat splynutí neutronových hvězd jako původ prvků vzniklých r-procesem,“ předpovídá Bauswein.
Zdroj: phys.org