Pse ka kaq shumë ar në universin e njohur?

Ka shumë ar në univers, ose të paktën në zonën ku jetojmë. Ndoshta ky nuk është problem, sepse ne e vlerësojmë shumë arin. Puna është se askush nuk e di se nga erdhi. Dhe kjo i intrigon shkencëtarët.

Sepse toka ishte e shkrirë në kohën kur u formua, pothuajse i gjithë ari në planetin tonë në atë kohë ndoshta u zhyt në thelbin e planetit. Prandaj, supozohet se shumica e arit të gjetur në korja e tokës dhe manteli u soll në Tokë më vonë nga ndikimet e asteroideve gjatë Bombardimit të Rëndë të Vonë, rreth 4 miliardë vjet më parë.

Për shembull depozitat e arit në pellgun Witwatersrand në Afrikën e Jugut, burimi më i pasur i njohur ari në tokë, atribut. Megjithatë, ky skenar aktualisht po vihet në pikëpyetje. Shkëmbinjtë që mbajnë ar të Witwatersrand (1) u grumbulluan midis 700 dhe 950 milion vjet përpara goditjes meteorit Vredefort. Në çdo rast, ndoshta ishte një ndikim tjetër i jashtëm. Edhe nëse supozojmë se ari që gjejmë në guaska vjen nga brenda, ai gjithashtu duhet të ketë ardhur nga diku brenda.

1. Shkëmbinjtë që mbajnë ar të pellgut Witwatersrand në Afrikën e Jugut.

Pra, nga erdhi fillimisht i gjithë ari ynë dhe jo i yni? Ka disa teori të tjera rreth shpërthimeve të supernovës aq të fuqishme sa që yjet rrëzohen. Fatkeqësisht, edhe fenomene të tilla të çuditshme nuk e shpjegojnë problemin.

që do të thotë se është e pamundur të bëhet, megjithëse alkimistët u përpoqën shumë vite më parë. Marr metal me shkëlqimshtatëdhjetë e nëntë protone dhe 90 deri në 126 neutrone duhet të lidhen së bashku për të formuar një bërthamë atomike uniforme. Ajo . Një bashkim i tillë nuk ndodh aq shpesh, ose të paktën jo në lagjen tonë të afërt kozmike, për ta shpjeguar atë. pasuri gjigante prej aritë cilat i gjejmë në Tokë dhe në. Hulumtimet e reja kanë treguar se teoritë më të zakonshme të origjinës së arit, d.m.th. përplasjet e yjeve neutron (2) gjithashtu nuk japin një përgjigje shteruese për pyetjen e përmbajtjes së tij.

Ari do të bjerë në vrimën e zezë

Tani dihet se elementët më të rëndë formohen kur bërthamat e atomeve në yje kapin molekulat e quajtura neutronet. Për shumicën e yjeve të vjetër, përfshirë ato që gjenden në galaktikat xhuxh Nga ky studim, procesi është i shpejtë dhe për këtë arsye quhet "r-process", ku "r" do të thotë "i shpejtë". Janë dy vende të përcaktuara ku teorikisht zhvillohet procesi. Fokusi i parë potencial është një shpërthim supernova që krijon fusha të mëdha magnetike - një supernova magnetorotacionale. E dyta është bashkimi ose përplasja dy yje neutron.

Shikoni prodhimin elementë të rëndë në galaktika Në përgjithësi, shkencëtarët në Institutin e Teknologjisë në Kaliforni vitet e fundit kanë studiuar disa galaktikat xhuxh më të afërt nga Teleskopi Keck ndodhet në Mauna Kea, Hawaii. Ata donin të shihnin se kur dhe si u formuan elementët më të rëndë në galaktika. Rezultatet e këtyre studimeve ofrojnë dëshmi të reja për tezën se burimet mbizotëruese të proceseve në galaktikat xhuxh lindin në shkallë relativisht të gjata kohore. Kjo do të thotë se elementë të rëndë u krijuan më vonë në historinë e universit. Meqenëse supernova magnetorotacionale konsiderohen si një fenomen i universit të mëparshëm, vonesa në prodhimin e elementeve të rënda tregon për përplasjet e yjeve neutron si burimin e tyre kryesor.

Shenjat spektroskopike të elementeve të rënda, duke përfshirë arin, u vëzhguan në gusht 2017 nga observatorët elektromagnetikë në ngjarjen e bashkimit të yjeve neutron GW170817 pasi ngjarja u konfirmua si një bashkim i yjeve neutronike. Modelet aktuale astrofizike sugjerojnë se një ngjarje e vetme e bashkimit të yjeve neutrone gjeneron midis 3 dhe 13 masa ari. më shumë se gjithë ari në tokë.

Përplasjet e yjeve neutron krijojnë ar, sepse ato kombinojnë protonet dhe neutronet në bërthamat atomike, dhe më pas nxjerrin bërthamat e rënda që rezultojnë në hapësirë. Procese të ngjashme, të cilat përveç kësaj do të siguronin sasinë e kërkuar të arit, mund të ndodhin gjatë shpërthimeve të supernovës. "Por yjet me masë të mjaftueshme për të prodhuar ar në një shpërthim të tillë kthehen në vrima të zeza," tha për LiveScience Chiaki Kobayashi (3), një astrofizikan në Universitetin e Hertfordshire në MB dhe autori kryesor i studimit të fundit mbi këtë temë. Pra, në një supernova të zakonshme, ari, edhe nëse formohet, thithet në vrimën e zezë.

3. Chiaki Kobayashi nga Universiteti i Hertfordshire

Po ato supernova të çuditshme? Ky lloj shpërthimi i yjeve, i ashtuquajturi supernova magnetorerotacionale, një supernova shumë e rrallë. yll që po vdes ai rrotullohet aq shpejt në të dhe është i rrethuar prej tij fushë e fortë magnetikese u rrotullua vetë kur shpërtheu. Kur vdes, ylli lëshon avionë të nxehtë të bardhë të materies në hapësirë. Për shkak se ylli është kthyer nga brenda, avionët e tij janë plot me bërthama të arta. Edhe tani, yjet që përbëjnë arin janë një fenomen i rrallë. Edhe më të rralla janë yjet që krijojnë arin dhe e lëshojnë atë në hapësirë.

Megjithatë, sipas studiuesve, edhe përplasja e yjeve neutron dhe supernova magnetorotacionale nuk shpjegon se nga erdhi një bollëk i tillë ari në planetin tonë. "Shkrirjet e yjeve neutron nuk janë të mjaftueshme," thotë ai. Kobayashi. "Dhe për fat të keq, edhe me shtimin e këtij burimi të dytë të mundshëm të arit, kjo llogaritje është e gabuar."

Është e vështirë të përcaktohet saktësisht se sa shpesh yje të vegjël neutron, të cilat janë mbetje shumë të dendura të supernovave të lashta, përplasen me njëra-tjetrën. Por kjo ndoshta nuk është shumë e zakonshme. Shkencëtarët e kanë vëzhguar këtë vetëm një herë. Vlerësimet tregojnë se ato nuk përplasen aq shpesh sa për të prodhuar arin e gjetur. Këto janë përfundimet e zonjës Kobayashi dhe kolegët e tij, të cilat i botuan në shtator 2020 në The Astrophysical Journal. Këto nuk janë gjetjet e para të tilla nga shkencëtarët, por ekipi i tij ka mbledhur një sasi rekord të të dhënave kërkimore.

Është interesante që autorët shpjegojnë në disa detaje sasia e elementeve më të lehta që gjenden në univers, të tilla si karboni ¹²C, dhe gjithashtu më i rëndë se ari, siç është uraniumi ²³⁸U. Në modelet e tyre, sasitë e një elementi të tillë si stroncium mund të shpjegohen nga përplasja e yjeve neutron, dhe europiumi nga aktiviteti i supernovës magnetorerotacionale. Këta ishin elementët që shkencëtarët kishin vështirësi në shpjegimin e përmasave të shfaqjes së tyre në hapësirë, por ari, ose më saktë, sasia e tij, është ende një mister.