Det er blevet anslået, at for omkring 80 millioner år siden, før dannelsen af vores solsystem, en kilonova kun 1.000 lysår fra os. Denne kilonova, som var et resultat af eksplosionen af en neutronstjerne, var ansvarlig for skabelsen af nogle af de tungeste grundstoffer fundet på Jorden og i meteoritter. Disse grundstoffer omfatter aktinider som uran, plutonium og fermium samt visse grundstoffer fra gruppe 10 og 11 i det periodiske system, såsom platin og guld.
I denne artikel vil vi fortælle dig, hvad en kilonova er, hvad arten af en neutronstjerne er, og hvorfor de forekommer i ædle metaller som guld og platin.
Hvad er en kilonova
Når to neutronstjerner eller en neutronstjerne og et sort hul kombineres, er resultatet en kilonova. Denne fusionseksplosion producerer unikke elementer, der kun kan dannes i sådan en specifik begivenhed. Forståelse af disse fænomener er blevet muliggjort af fremskridt inden for historie af det periodiske system og nukleosyntese, som giver os mulighed for at forstå, hvordan elementer skabes i universet.
Den stigende interesse for kernefysik i 1930'erne og det efterfølgende fokus på atomenergi i 1950'erne lettede et skift fra geokemi til astrokemi, hvilket det gav os mulighed for at udforske kemiske undersøgelser gennem astrofysikkens linse frem for geologi. Denne overgang banede vejen for studiet af grundstofferne i det periodiske system i forhold til himmellegemer som stjerner og endda galakser. Som følge heraf var vi endelig i stand til at behandle langvarige videnskabelige undersøgelser, såsom oprindelsen af ædle metaller som guld og platin, dannelsen af grundstoffer fundet i Solen og meteoritter og tilstedeværelsen af visse elementer i det periodiske system i atmosfærer af fjerne stjerner ud over Mælkevejen.
Dannelsen af grundstoffer, der er tungere end jern, undtagen brint, helium og lithium, sker gennem en proces kaldet nukleosyntese, som Det udvikler sig i begivenheder som supernovaer og kilonovaer, og som overvejende forekommer i eksplosionen af massive stjerner kendt som supernovaer. Normalt ophører nukleosyntesen i jern på grund af begrænsninger af nukleare reaktioner og problemer med stjernens kerne.
Men der er grundstoffer udover jern, der er betydeligt rige på neutroner, hvilket rejser spørgsmålet: hvor stammer disse grundstoffer fra? Svaret ligger i forbindelsen mellem disse grundstoffer og neutronstjerner. For at dykke dybere ned i dette rige af kilonovaer og afdække forklaringen, må vi forstå den afgørende rolle, de spiller. de intense neutronfluxer, som indfører nukleoner i kernerne. Disse undersøgelser har blandt andet drevet etableringen af den internationale rumstation.
Når en neutronstjerne detonerer, omdanner neutronernes henfald gennem beta-radioaktivitet dem til protoner. Denne væsentlige proces tillader dannelsen af elementer, der overgår jern i det periodiske system.
Kilonovaer og deres forhold til r-processen
Den hurtige neutronfangstproces, også kendt som r-processen, foregår udelukkende inden for supernovaer. Denne proces involverer en række nukleare reaktioner, kendt som nukleosyntese, som er ansvarlige for at producere mere end 50% af atomkerner, der er tungere end jern. Efter millioner af års syntese frigives disse kerner endelig til stjernemiljøet. Derfra bidrager de til dannelsen af nye stjerner, som igen giver anledning til stabile planetsystemer.
På trods af den omfattende teoretiske viden, der er til rådighed, Det var en stor udfordring at forstå udbredelsen af specifikke elementer, såsom guld og platin. Denne forvirring fortsatte, indtil det blev opdaget, at de nødvendige neutronstrømme kunne tilskrives kollisioner af neutronstjerner, hvilket førte til dannelsen af kilonovaer.
I øjeblikket kan vi ved at bruge kosmokemiske observationsmodeller kvantificere mængden af grundstoffer i Mælkevejen, og dermed bestemme tilstedeværelsen af guld og platin i meteoritter og andre himmellegemer. Dette giver os mulighed for at etablere forbindelser mellem forskellige elementer og tidligere astrofysiske begivenheder. Derudover tilbyder nogle af disse begivenheder en forklaring på oprindelsen af Polaris, en karakteristisk og let identificerbar stjerne på nattehimlen.
Kilonova fra en eksplosion
Kunne en kilonova, forårsaget af en eksplosion, der fandt sted 1.000 lysår væk fra proto-solen, være en mulighed? For at dykke dybere ned i oprindelsen af guld og platin i vores solsystem, er det vigtigt at anerkende astrofysikere Imre Bartos fra University of Florida og Szabolcs Marka fra Columbia University. Hans bidrag til feltet er grundlæggende på grund af de talrige publikationer omkring emnet.oprindelsen af guld og platin på Jorden«. Disse publikationer udforsker ikke kun den generelle oprindelse, men dykker også ned i actinidernes specifikke oprindelse, en gruppe af kemiske grundstoffer, der spænder fra Actinium Ac (nr. 89) til Lawrencium Lr (nr. 103).
Aktinider, kendt for deres meget radioaktive og tunge natur, omfatter velkendte grundstoffer som uran (#92), thorium (#90) og plutonium (#94). Disse tre elementer er meget berømte, fordi de er de mest udbredte blandt deres modstykker på vores planet.
Lad os dykke ned i forskningen udført af astrofysikere Bartos og Marka, som brugte avanceret computerteknologi til at undersøge forekomsten af aktinider i adskillige meteoritter i vores solsystem. Deres resultater afslørede, at cirka 80 millioner år før dannelsen af vores solsystem, En eksplosion af en neutronstjerne fandt sted i en afstand af 1.000 lysår. Denne katastrofale begivenhed spillede en stor rolle i overfloden af ædle metaller som guld, platin, kviksølv og platin i vores planetsystem.
