Откуда взялось золото? Кем и когда было создано? В прошлом году одно астрофизическое наблюдение помогло найти ключ к ответу. Золото предшествовало формированию нашей планеты. Люди ценят золотые слитки и алмазы, но эти драгоценности отличаются. Алмаз появляется из простого угля, чья атомная структура меняется из-за мощного давления земной коры. Но никакие силы в земной мантии не способны создать золото. Так что алхимики зря стались добыть его из свинца.
Но на нашей планете есть этот метал. Его можно найти в глубоком ядре, а также в коре, где его добывают. Интересно, что в ядре оно находилось в самом начале, а вот к коре отошло после создания планеты. Это произошло из-за метеорного удара, атаковавшего Землю (и Луну) 3.8 млрд. лет назад.
Формирование тяжелых элементов
Но как золото создается во Вселенной? Подобные тяжелые элементы частично создаются процессом s (s – медленный), действующим в ядре звезд AGB (менее 10 солнечных масс). Вторая половина – процесс r (r – быстрый).
Открытие произвели 17 августа 2017 года, но важно знать предысторию. Более полувека в научном сообществе доминировала мысль, что r-процесс произошел в период финального взрыва массивных звезд. И правда, формирование легких элементов (до железа) нуждается в ядерных реакциях. Для более тяжелых элементов приходится прибавить энергии или же выбрать конкретные пути – s и r процессы. Ученые считали, что r-процесс может осуществиться в выброшенном веществе из-за взрыва и участвует в распространении материала в межзвездной среде.
Кажется, что все просто, но при моделировании сверхновых ученые столкнулись со сложностями. Спустя 50 лет они только начали вникать в механизм и большинство симуляций не обеспечивают физические условия для r-процесса.
Слияние нейтронных звезд
В последние десятилетия исследователи начали серьезно задумываться над альтернативными вариантами создания тяжелых элементов. Они сосредоточили внимание на нейтронных звездах. Это крупные резервуары нейтронов, изредка выбрасывающих материал. Наиболее сильный выброс происходит в период слияния в двойной системе.
Периодически в пространстве происходят такие события и 17 августа одно из них удалось заметить. Это было излучение гравитационной волны, достигающее высшей точки за секунду до финального слияния звезд и взрыв высокоэнергетического света. Эти всплески наблюдались постоянно, но лишь с появлением LIGO и Virgo их удалось заснять.
После обнаружения 17 августа одновременной активации гравитационных волн и гамма-всплеска, ученые направили телескопы для непрерывной слежки. Они заметили килоновую и подтвердили создание элементов тяжелее железа. Также удалось оценить частоту явления и количество выброшенного материала.
Новое окно во Вселенную
Абсолютно новый взгляд на пространство предоставил Галилео со своим телескопом. Но создание LIGO и Virgo позволило «слышать» наиболее мощные события во Вселенной, что открывает двери для научных исследований астрономам, астрофизикам, физикам и физикам-ядерщикам. Кроме того, в Японии и Индии сейчас ведется разработка для создания новых интерферометров, которые увеличат уже существующие возможности ученых.