Zrážky produkujúce viac zlata

  • Valentín Korinek | 20 December 2021
    Svet fyziky
Zrážky dvoch neutrónových hviezd pravdepodobne produkujú viac ťažkých prvkov ako podobné zrážky čiernych dier a neutrónovych hviezd. (A. Simonnet/Sonoma State Univ., LIGO, NSF (upravené MIT News)
Kozmický pôvod niektorých prvkov ťažších než železo je stále zahalený rúškom tajomstva. Toto tajomstvo bolo sčasti poodhalené v roku 2017, keď sa dve mŕtve hviezdy bohaté na neutróny zrazili a vychrlili zlato, platinu a ďalšie podobné prvky. O niekoľko rokov neskôr došlo k zrážke ďalšej neutrónovej hviezdy s čiernou dierou, čo prinútilo vedcov zaujímať sa o to, ktorý typ kozmickej zrážky bol tzv. plodnejšou zlievarňou prvkov.

Na vytvorenie ťažkých prvkov po každom type kolízie musí byť materiál neutrónovej hviezdy vyvrhnutý do vesmíru, kde následne séria jadrových reakcií nazývaných *r-proces môže materiál transformovať.

Množstvo materiálu, ktoré unikne do vesmíru, závisí od viacerých faktorov. Napríklad pri zrážkach neutrónovej hviezdy a čiernej diery musí byť čierna diera relatívne malá, inak neexistuje, aby k takémuto procesu došlo, pretože čierna diera s väčšími rozmermi by okamžite pohltila neutrónovú hviezdu bez toho, aby tá následne čokoľvek vymrštila do priestoru.
Zostávajú otázky týkajúce sa oboch typov kolízií, ktoré sú zaznamenané cez gravitačné vlny.

Vedci preto uvažovali nad celým radom možností pre vlastnosti neutrónových hviezd a čiernych dier, ako je napríklad rozloženie ich hmotnosti a rýchlosť ich rotácie. Vedci potom vypočítali hmotnosť vyvrhnutú každým typom kolízie za rôznych podmienok. Vo väčšine scenárov zlúčenie neutrónovej hviezdy a čiernej diery vytvorilo menšie množstvo ťažkých prvkov ako duá neutrónových hviezd – v jednom prípade dokonca len asi stotinu množstva.

Napriek tomu zostáva tajomstvo vzniku niektorých ťažších prvkov stále nevyjasnené. Porovnávanie bolo zrealizované len medzi týmito dvomi typmi zrážok a v modeli neboli zahrnuté možné zdroje ťažkých prvkov ako sú explodujúce hviezdy.



*r-proces –  je proces vo hviezdach hlavne pri explóziách supernov alebo pri splynutí dvoch kompaktných objektov, pri ktorom dochádza k rýchlemu uchyteniu neutrónov a vzniku prvkov s protónovým číslom vyšším než má železo, ktoré je najefektívnejším viazaným jadrom. Pri tomto procese vznikajú hojne aj prvky s jadrami väčšími ako olovo či bizmut. Písmeno r v názve procesu vzniklo z anglického „rapid neutron capture“ - rýchle zachytenie neutrónov.