Золото, платина и другие тяжелые элементы во вселенной могли образоваться не так, как считалось ранее. Новое исследование указывает на магнетары — нейтронные звезды с экстремально сильным магнитным полем — как на возможных создателей драгоценных металлов в первые эпохи после Большого взрыва.
Открытие, меняющее представление о космической алхимии
Долгое время ученые полагали, что золото и другие тяжелые элементы образуются в результате слияния нейтронных звезд. В 2017 году астрономы впервые зафиксировали подобное событие — столкновение двух нейтронных звезд в 130 миллионах световых лет от Земли. Тогда в спектре вспышки обнаружили следы золота, платины и урана. Однако этот механизм не объяснял, как тяжелые элементы появились в ранней вселенной, когда нейтронные звезды еще не успевали сформироваться и столкнуться.
"Это ответ на один из главных вопросов столетия", — говорит Эрик Бёрнс, соавтор исследования.
Магнетары — космические кузницы золота
Согласно новому исследованию, опубликованному в The Astrophysical Journal Letters, ключевую роль в создании золота могли сыграть магнетары. Эти объекты обладают магнитными полями в квадриллионы раз сильнее земного и способны производить гигантские вспышки — выбросы энергии, сравнимые с излучением миллиардов Солнц.
- Магнетары существуют с первых эпох вселенной.
- Их вспышки могут выбрасывать тяжелые элементы прямо из коры нейтронных звезд.
- До 10% тяжелых элементов в Млечном Пути могли образоваться благодаря магнетарам.
Как магнетары создают золото?
Обычно тяжелые элементы образуются в процессе r-нуклеосинтеза (быстрого захвата нейтронов). В магнетарных вспышках плотность нейтронов настолько высока, что атомы могут поглощать сразу несколько частиц, превращая легкие элементы в тяжелые за доли секунды.
- Атом железа (26 протонов) захватывает множество нейтронов.
- Нестабильное ядро подвергается бета-распаду, превращая нейтроны в протоны.
- В результате образуется золото (79 протонов) или другие тяжелые элементы.
Подтверждение теории в архивных данных
Ученые проанализировали данные 20-летней давности с телескопов NASA и ESA. В 2004 году была зафиксирована гигантская вспышка магнетара, но тогда ее сигнал остался без объяснения. Теперь исследователи обнаружили, что этот сигнал совпадает с теоретическими предсказаниями о выбросе тяжелых элементов.
Анирудх Патель, ведущий автор исследования, отмечает: "Удивительно осознавать, что металлы в наших телефонах и ноутбуках могли быть созданы в таких экстремальных взрывах миллиарды лет назад."
Что дальше?
В 2027 году NASA планирует запустить телескоп COSI, который займется поиском новых магнетаров и изучением их вспышек. Это поможет окончательно подтвердить или опровергнуть новую теорию происхождения золота.