მძიმე ელემენტები ნამდვილად ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებისას წარმოიქმნება - ისტორიული აღმოჩენა
მძიმე ელემენტები ნამდვილად ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებისას წარმოიქმნება - ისტორიული აღმოჩენა

როდესაც ორი ნეიტრონული ვარსკვლავი ერთმანეთს ეჯახება, მხოლოდ მომაჯადოებელი ფოიერვერკი როდი წარმოიქმნება. ამ მოვლენის, ანუ კილონოვას ინტენსიური დინამიკა ასევე წარმოქმნის და მთელ სამყაროში ავრცელებს მძიმე ელემენტებს. ახლახან, პირველად ისტორიაში, ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებაში მეცნიერებმა ახლად წარმოქმნილი ელემენტი გამოავლინეს.

ეს ელემენტი გახლავთ სტრონციუმი და მისი აღმოჩენა ადასტურებს ვარაუდს, რომ ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახება მართლაც ქმნის პირობებს რკინაზე უფრო მძიმე ელემენტთა წარმოსაქმნელად.

2017 წლის აგვისტოში, როცა კაცობრიობამ პირველად დააფიქსირა ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახება, მონაცემები მიუთითებდა რაღაც ისეთებზე, რასაც ასტრონომები მანამდეც ვარაუდობდნენ. კერძოდ, კერძოდ კი იმას, რომ ეს ენერგიული მოვლენა წარმოქმნის ისეთ მძიმე ლითონებს, როგორებიცაა ოქრო, ურანი და პლატინა.

ამ მოვლენას მეცნიერებმა GW 170817 უწოდეს; როგორც შერწყმის სპექტრული ანალიზები აჩვენებდა, შთანთქმის მახასიათებლები სრულად შეესაბამებოდა მძიმე ელემენტების წარმოქმნისას. თუმცა, სპექტრის კომპლექსურობისა და ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახების შესახებ ჩვენი მწირი ცოდნის გამო, ამის დამტკიცება გაცილებით რთული აღმოჩნდა.

ამჯერად, ასტრონომთა საერთაშორისო ჯგუფმა სპექტრის ხელახალი ანალიზები ჩაატარა. კილონოვას სპექტრი მაშინ ევროპის სამხრეთული ობსერვატორიის (ESO) უმძლავრესმა ტელესკოპმა VLT-მ ჩაიწერა. მეცნიერებმა სპექტრში სტრონციუმისთვის ჩვეულ შთანთქმის მახასიათებლებს მიაგნეს.

კოპენჰაგენის უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსის, დარაჩ უოტსონის განცხადებით, ეს გახლავთ მძიმე ელემენტების წარმოშობის ათეულობით წლიანი ძებნის ფინალური ეტაპი.

მისი თქმით, აქამდე ვიცოდით, რომ ქიმიური ელემენტები ძირითადად წარმოქმნილია ჩვეულებრივ ვარსკვლავებში, სუპერნოვად აფეთქების დროს, ბებერი ვარსკვლავების გარე ფენებში. თუმცა, აქამდე არაფერი ვიცოდით საბოლოო, გაურკვეველი პროცესის ადგილმდებარეობის შესახებ, რომელსაც ნეიტრონთა სწრაფი დაჭერა ეწოდება და რომელიც წარმოქმნის პერიოდულობის ცხრილის მძიმე ელემენტებს.

ცნობილია, რომ სამყაროს ძალიან ადრეულ დღეებში შედარებით სწრაფად წარმოიქმნა ყველაზე მსუბუქი ელემენტები — წყალბადი და ჰელიუმი. საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში, სამყაროში მხოლოდ ეს ორი ელემენტი არსებობდა, იქამდე, ვიდრე გრავიტაცია მატერიას ერთად მოუყრიდა თავს და ვარსკვლავებს დაბადებდა.

ამ ვარსკვლავებმა საკუთარ ბირთვებში წყალბადის ჰელიუმად სინთეზი დაიწყეს, შემდეგ ჰელიუმის ნახშირბადად და ა. შ. ყველაზე მასიურმა ვარსკვლავბი კი რკინის სინთეზამდეც მივიდნენ. თუმცა, რკინასთან, პერიოდულობის სისტემის 26-ე ელემენტთან ეს პროცესი გაჩერდა, რადგან აღარ იყო მისი სინთეზისთვის საკმარისი ენერგია.

ამ ეტაპიდან პროცესის გასაგრძელებლად საჭირო იყო ნეიტრონების დაჭერის სწრაფი პროცესი, იგივე r-პროცესი. უმძლავრეს აფეთქებებს შეუძლია გამოიმუშაოს ბირთვულ რეაქციათა სერია, რომელშიც ატომბირთვები ნეიტრონებს ეჯახება და წარმოიქმნება (სინთეზირდება) რკინაზე მძიმე ელემენტები.

საჭიროა, ეს რეაქციები იმდენად სწრაფად წარიმართოს, რათა გამოირიცხოს რადიოაქტიური დაშლა იქამდე, ვიდრე ბირთვს უფრო მეტი ნეიტრონები შეემატება. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ საჭიროა ეს პროცესი მოხდეს იქ, სადაც ირგვლივ თავისუფლად მოფარფატე ბევრი ნეიტრონია, მაგალითად, მასიური ვარსკვლავის აფეთქებისას (სუპერნოვა) ან ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებისას (კილონოვა).

GW 170817 კი მართლაც ბობოქარი მოვლენა იყო. წარმოქმნა მატერიის გარსი, რომელიც გარე მიმართულებით სინათლის სიჩქარის 20-30 პროცენტი სისწრაფით ფართოვდება; მატერიის უდიდესი ნაწილი კი ახლად წარმოქმნილი ელემენტებისგან შედგება.

ელემენტები სინათლის კონკრეტულ ტალღის სიგრძეებს შთანთქავენ და შესაბამისად, როცა მეცნიერები სპექტრის ტალღის სიგრძეს აკვირდებიან, შეუძლიათ დაინახონ რომელი ტალღის სიგრძეები შთაინთქა და რამდენად, შემდეგ კი დაუკავშირონ სფეციფიკურ ელემენტებს.

კოპენჰაგენის უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსის, ჯონათან სელსინგის განცხადებით, მათ ეგონათ, რომ სტრონციუმს აფეთქების შემდეგ მალევე დაინახავდნენ, თუმცა ეს შემთხვევა გაცილებით რთული აღმოჩნდა. მთავარი სირთულე იყო ცოდნის ნაკლებობა პერიოდულობის ცხრილის მძიმე ელემენტთა სპექტრის გამოსახულებასთან დაკავშირებით.

ამიტომ, მკვლევრებმა მოახდინეს შეგროვებული სპექტრის მოდელირება და შეისწავლეს სინთეთიკური სპექტრი, რათა უფრო ღრმად გამოეკვლიათ მძიმე ელემენტთა წარმოქმნის ამბავი.

შთანთქმის შესამჩნევი მახასიათებლები მათ მონაცემთა 350-850 ნანომეტრ ტალღის სიგრძეში შენიშნეს, რაც შეესაბამებოდა ხუთი დედამიწის მასის ოდენობის სტრონციუმს — პერიოდულობის ცხრილის 38-ე ელემენტს, რომელიც ნამდვილად რკინაზე მძიმეა.

ეს კი იმას ნიშნავს, რომ ახლა უკვე შეგვიძლია დარწმუნებით ვიცოდეთ, სად წარმოიქმნა დედამიწაზე (და მთელ სამყაროში) არსებული მძიმე ელემენტები. დიახ, ისინი ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებების შედეგად იწრთობა.

კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.

მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.

დატოვე კომენტარი