TAJ: Гамма-всплески черных дыр создали самые тяжелые элементы во Вселенной

Как формируются элементы с большим атомным числом? Исследователи предполагают, что фотоны высокой энергии, присутствующие в выбросах, могут разрушать внешние слои коллапсирующей звезды, преобразуя протоны в нейтроны. Это значительное увеличение количества нейтронов может инициировать цепь реакций, приводящих к образованию тяжелых элементов, таких как уран и плутоний.

В космосе существует ограниченное количество редких, но подходящих условий для синтеза этих элементов, причем все они требуют высокой концентрации нейтронов. Особенность этой гипотезы заключается в активной генерации нейтронов внутри звезды. При определенных обстоятельствах может происходить так называемый процесс быстрого захвата нейтронов, или r-процесс. Считается, что именно он ответственен за образование всего природного тория, урана и плутония в нашей Вселенной.

Согласно сценарию, предложенному учеными, массивная звезда заканчивает свое существование, когда исчерпываются ее запасы ядерного топлива. В некоторых случаях формируется черная дыра. Если она вращается достаточно быстро, магнитное поле скручивается и испускает мощный энергетический поток. В результате происходящих процессов образуется широкий спектр фотонов, в том числе и высокоэнергетических.

Этот поток образует вокруг себя раскаленный кокон из материи. На границе потока и вещества звезды фотоны высокой энергии могут взаимодействовать с атомными ядрами, трансформируя протоны в нейтроны. Существующие атомные ядра также могут расщепляться на отдельные нуклоны, увеличивая количество свободных нейтронов, необходимых для r-процесса. Это происходит мгновенно.

Из-за наличия электрического заряда протоны удерживаются в потоке мощными магнитными полями. Нейтроны, не имеющие заряда, выбрасываются из потока в кокон. Их концентрация создает условия для r-процесса, в ходе которого осуществляется синтез тяжелых элементов и изотопов.