Первая часть статьи - ТУТ
Теперь, в прошлый раз, мы вернулись к началу Вселенной, чтобы попытаться выяснить, откуда на самом деле берутся атомы золота в ваших украшениях.
В нашей Вселенной самые легкие атомы (водород и гелий) были сделаны первыми.
Прошло около 380 000 лет после Большого взрыва, когда Вселенная достаточно остыла для того, чтобы эти два элемента - водород и гелий - сконденсировались из горячего водоворота, который был ранней Вселенной.
Добавьте еще 280 миллионов лет, и большие капли водорода и гелия скопятся вместе, чтобы создать первое поколение звезд. В рамках обычного ядерного сжигания эти звезды сделали следующие две дюжины элементов в Периодической таблице - вплоть до железа.
Но астрономы долго ломали голову над другими 66- или такими элементами - теми, которые тяжелее железа. Как именно их изготовили?
И прежде чем мы погрузимся глубже в происхождение этих тяжелых элементов, просто напомним:
Элемент - это просто куча атомов, у всех которых в ядре одинаковое количество протонов.
А протон?
Хорошо помните модель атома с очень легкими электронами, свистящими снаружи, и очень тяжелым ядром посередине?
Теперь это ядро состоит из двух типов частиц - протонов, которые имеют положительный заряд, и нейтронов, которые нейтральны и не имеют заряда.
Единственное, что отличает один элемент от другого, это количество протонов - все атомы водорода имеют один протон в ядре, все атомы железа - 26 протонов, атомы золота - 79 протонов, а в сверхтяжелой категории урана - 92 протона.
Возвращаясь к этому вопросу: Как сделать 66- или такие атомы, которые тяжелее железа?
Ну, вы просто должны запихнуть лишние протоны в ядро. Если вы измените количество протонов, вы измените элемент.
К сожалению, ядро уже положительно заряжено - поэтому заталкивание в него лишних положительно заряженных протонов требует колоссального количества энергии. И вы получаете такую энергию только от крупных катаклизменных событий, таких как сверхновые или сталкивающиеся нейтронные звезды.
В прошлый раз я упоминал, что астрономы, открывшие Вселенную, могут создавать тяжелые атомы с помощью двух основных процессов:
- s-процесс - давайте забудем об этом.
- А r-процесс, где "r" означает быстрый.
Для r-процесса нужно поистине огромное количество нейтронов - около триллиона триллионов в каждом кубическом сантиметре! Хорошее в нейтронах то, что они нейтральны, так что они не отталкиваются от положительно заряженного ядра.
Так что в крупном катаклизме, когда вокруг разрывается много нейтронов, нейтрон захлопывается в ядро атома. Потенциально, этот нейтрон может распасться на протон и еще несколько кусочков.
Но до того, как нейтрон успеет распасться, другой нейтрон быстро в него врежется - что-то вроде высокоскоростного пулеметного огня.
В конце концов, как только ядро становится намного тяжелее, эти лишние нейтроны распадаются на протоны, и этот процесс дает вам тяжелые атомы, такие как уран, платина, и вы догадались об этом, золото.
Частично золотой прорыв произошел в 2017 году, когда астрономы увидели столкновение двух нейтронных звезд.
Помимо использования недавно изобретенного гравитационно-волнового телескопа, они изучили это столкновение с каждым отдельным типом электромагнитного телескопа - гамма-лучами, рентгеновскими лучами, ультрафиолетовыми, видимым светом, инфракрасным, микроволновым, радиоволновым - жребий! Это дало астрономам огромное количество информации.
И вот что они нашли:
Когда две нейтронные звезды, вращающиеся на орбите, столкнулись, они создали черную дыру.
Но по пути части нейтронных звезд были выброшены, которые затем быстро расширились и образовали вокруг черной дыры кольцо (или диск) - что-то вроде кольца Сатурна.