Gravitacinės bangos atskleidė aukso kilmės paslaptį

Apie neutroninių žvaigždžių susiliejimo sukeltų gravitacinių bangų aptikimą paskelbta spalio 16 dieną. Maždaug pusantro karto už Saulę masyvesnės žvaigždės buvo už ~130 milijonų šviesmečių nuo Žemės, NGC 4993 galaktikoje, Hidros žvaigždyne.

„Gavę pirmuosius šio objekto šviesos duomenis, supratome, kad tai – vadinamoji „kilonova“ – egzotiškas objektas, kurio šviesa randasi iš itin galingų termobranduolinių reakcijų. Šis atradimas rodo, kad visi sunkieji elementai, tokie kaip auksas ar platina, yra „pelenai“ procesų, vykstančių buvusių neutroninių žvaigždžių liekanose, įkaitusiose iki milijardų kelvinų“, – pareiškė Josephas Lymanas - astrofizikas iš Warwicko universiteto Didžiojoje Britanijoje.

Seniai žinoma, kad po Didžiojo sprogimo Visatoje buvo du cheminiai elementai – vandenilis ir helis. Sunkesni periodinės sistemos elementai – litis, berilis ir boras – susidarė, kosminiams spinduliams bombarduojant kosminę terpę, o dar sunkesnius elementus susintetina žvaigždžių branduoliuose vykstančios termobranduolinės reakcijos.

Tačiau sunkesnių už geležį elementų sukūrimui termobranduolinėmis reakcijomis žvaigždžių viduje esančios temperatūros ir slėgio nepakanka, todėl tokie elementai gali rastis tik sprogstant supernovoms. Tačiau vykstant tokiems sprogimams jų susidaro nepalyginamai mažiau, nei rodo sunkiųjų elementų kiekio Visatoje matavimai.

Teorija, kad daugiau sunkiųjų elementų gali susidaryti, susiliejant neutroninėms žvaigždėms, kilo jau prieš keletą dešimtmečių. Rugpjūtį įvykusio susiliejimo duomenys šią teoriją patvirtina.

Susiliejant neutroninėms žvaigždėms, pagrindinė masės dalis tampa itin greitai besisukančia neutronine žvaigžde arba juodąja skyle, dalis išspinduliuojama gravitacinėmis bangomis, o dalį smūgio banga išmeta iš sistemos. Išlėkę neutronai susilieja su neutroninės žvaigždės išoriniame apvalkale esančiais sunkiųjų elementų branduoliais – vyksta vadinamasis greitasis neutronų sugėrimas, susidarant stabiliems izotopams.

Pagrindinis šio proceso skirtumas nuo lėtojo neutronų sugėrimo, kuris gali vykti ir paprastose žvaigždėse, – itin greitas vyksmas. Greitasis sugėrimas vyksta sparčiau už izotopo beta skilimą, todėl susidarantys nauji atomai nespėja suskilti ir taip sukuriami stabilūs elementai, kurių skilimo pusperiodis – keli milijardai metų.

Neutroninių žvaigždžių susiliejimas – gan retai pasitaikantis reiškinys (Pavyzdžiui, Paukščių Tako galaktikoje jie vyksta maždaug kartą per 10 tūkstančių metų). Tačiau jie labai svariai prisideda prie sunkiųjų elementų susidarymo Visatoje: per vieną tokį susiliejimą sukuriama maždaug 200 Žemės masių aukso ir iki 500 Žemės masių platinos.

republic.ru