Hvordan astronomer åpnet romfabrikker for å produsere gull og kjernebrensel
Hva er gravitasjonsbølger?
Som vi allerede skrev, er gravitasjonsbølger krusninger av rom-tid som oppstår når to superdette kropper begynner å akselerere ved siden av hverandre. Se for deg et strukket lerret, som en stålkule blir kastet på - det vil skyve lerretet litt. Hvis vi legger en andre ball ved siden av, vil den også skyve lerretet. Men hvis vi raskt begynner å bevege ballene i en spiral, nærmere hverandre, vil de "pressede" stedene begynne å overlappe hverandre og stoffet vil gå i bølger. Noe lignende skjer i verdensrommet.
Bølger svekkes kraftig med avstand fra kilden. Det følger av dette at de generelt sett er veldig vanskelige å oppdage. Den gjensidige akselerasjonen av to supermassive kropper skjer først før de slås sammen. Og sorte hull smelter sjelden sammen. Neutronstjerner - en annen kandidat for fusjoner og oppkjøp - kan gjøre dette oftere, men de er mange titalls lettere. Det vil si at det er mulig å “se” en slik hendelse bare på mye mindre avstander enn for sorte hull.
Alle rundt snakker om gravitasjonsbølger og sammenslåing av nøytronstjerner
Neutronstjerner - romfabrikker av gull og uran
Salgsfremmende video:
Dessuten er observasjonen av fusjoner av slike stjerner ekstremt viktig. Astrofysikere har lenge beregnet at uten en slik prosess, vil bildet av det omkringliggende universet "ikke legge opp". Ta planeten vår eller solsystemet vårt - vi har relativt store mengder gull, platina, iridium og uran. Dette er bra for juvelerere og kjernefysiske forskere, men motsier fullstendig alle beregninger av hvordan slike tunge elementer skal dannes. Stjerner som sola produserer nesten ikke noe tyngre enn karbon - massen deres er for liten, trykket i sentrum er også relativt lavt, og sammensmeltningen av kjernene til slike atomer i midten av stjernen vår går ikke.
Det finnes også supernovaer. De er enorme stjerner som eksploderer på slutten av livet. Men de skal ikke gi for mange tunge elementer. For å få mye uran eller gull er det nødvendig at flere frie nøytroner "flyr" inn i kjernen til et lettere atom - og veldig raskt, for ellers vil kjernen forfalle før den akkumulerer det nødvendige antall nøytroner, som den kan eksistere i lang tid. Og prosessen med å rekruttere nøytroner i supernovaeksplosjoner (s-prosess), som flaks ville ha det, er for treg.
Derfor ble det foreslått en hypotese for de såkalte r-prosessene, eller en rask samling av nøytroner med atomkjerner. Problemet er at det trenger mye gratis nøytroner rundt atomene. Den beste kandidaten for dette er en nøytronstjerne. Diameteren er vanligvis mindre enn lengden på en gjennomsnittlig russisk by, men massen er større enn solen. Derfor er det en uhyrlig tetthet av materie, og tyngdekraftsfeltet er 200 milliarder ganger sterkere enn jordas og syv milliarder ganger sterkere enn på overflaten av solen.
Sorte hull smelter sjelden sammen
Fra en slik tyngdekraft "flater" hverandre ut, og en del av nøytronene "flyr ut" fra dem. Hvis to nøytronstjerner kolliderer, vil atomkjerner begynne å blande seg aktivt med nøytroner ved enormt trykk og temperatur. Og det er akkurat dette som trengs for dannelse av gull, platina, uran og annet cesium. Det antas at dette er hvordan omtrent halvparten av alle elementer som er tyngre enn jern som omgir oss, oppsto. Ja, ja, giftering på fingeren bærer stoffet fra sammenslåingen av et par nøytronstjerner!
Gravitasjonsbølger som en skytter. Teleskop som gullgraver
Det var en flott hypotese, men den hadde en ulempe - nøytronstjerner er veldig "mørke". Når du har tyngdekraften 200 milliarder kraftigere enn Jordens, har fotoner vanskelig for å forlate overflaten. De er praktisk talt utdødd, og strålingen i det synlige området er ikke veldig sterk. Neutronstjerner er vanskelige å se i hundrevis av lysår. Og fusjoner skjer ikke så ofte, og de fleste er ganske langt unna. Før registreringen av de første gravitasjonsbølgene året før sist var det veldig vanskelig å finne spor etter en slik hendelse.
Den 17. august 2017 registrerte astronomer svingninger i romtid som varte i 100 sekunder. De mistenkte umiddelbart at det skjedde da to nøytronstjerner nærmet seg og slo seg sammen. For første gang er det en mulighet til å bevise gamle hypoteser!
Gravitasjonsbølger er imidlertid ikke alle. Ja, GW170817-bølgen registrert av den amerikanske LIGO-detektoren (for øvrig bygd, i henhold til ordningen som ble foreslått i USSR på 1950-tallet), viste at kroppene på 1,1-1,6 solmasser slo seg sammen. Noe som er for lite for sorte hull. Men på den annen side er dette nøyaktig massespekteret som nøytronstjerner kan ha. Hvordan kan jeg imidlertid forstå om gull, uran og andre elementer med et uklart opphav ble dannet der?
For dette ble teleskoper og spektrometre fra mer enn 70 observatorier over hele verden brukt. De så både gammastråling fra forfallet av tunge radioaktive elementer og spektrale spor av cesium, tellur, platina, gull og andre elementer. Enda viktigere, de så en kilonova-blink. Dette er navnet på et utbrudd i "tusen nye" stjerner, som samtidig er svakere enn en supernova. Til nå har de bare blitt sett gjennom teleskoper. Og selv om det var forslag om at dette er sammenslåing av to nøytronstjerner, var det umulig å verifisere dette før gravitasjonsbølgen GW170817 ble registrert.
Mer gull trengs, herre
Det er bra å observere spor etter tungmetaller. Men det ville være mye bedre å lage flere av dem, for ikke å være begrenset til dagens funn. Det er flott at nå har menneskeheten LIGO og muligheten til å søke videre etter kilonova ved hjelp av tyngdekraftsbølger.
Poenget er at inntil vi forstår hyppigheten av slike sammenslåinger, vil det være uklart hvor mye av de tunge elementene som oppsto i nøytronstjerner. Dessuten er fusjonen en farlig hendelse. Når en hyperdens objekt med en diameter på Perm faller på en annen, blir dannelsen av tunge elementer ledsaget av en kraftig gammablits. Astronomer har lenge reist spørsmålet om at en slik hendelse med dens gammastråling kan sterilisere jorden. I det minste hvis det skjer veldig nært og planeten vår er i fokus for utbruddet. Noen forskere mener at dette allerede har skjedd, og det er derfor det har vært masseutryddelser på planeten. For å forstå hvor alvorlig trusselen er, og om det er nødvendig å bekjempe den, ville det være en god ide å først finne ut hvor ofte slike mordiske "gullfabrikker" bryter ut.
ALEXANDER BEREZIN
