Два астронома думают, что они точно определили древнее звездное столкновение, которое дало нашей солнечной системе тайник с драгоценным золотом и платиной - некоторые из них, так или иначе.
В новом исследовании, опубликованном 1 мая в журнале Nature, дуэт проанализировал остатки радиоактивных изотопов или версий молекул с различным количеством нейтронов в очень старом метеорите. Затем они сравнили эти значения с изотопными отношениями, полученными с помощью компьютерного моделирования слияния нейтронных звезд - катастрофических звездных столкновений, которые могут вызывать пульсации в ткани пространства-времени.
Исследователи обнаружили, что одно столкновение нейтронной звезды, начавшееся примерно за 100 миллионов лет до того, как наша солнечная система сформировалась и расположена на расстоянии 1000 световых лет, могло предоставить нашему космическому соседству многие элементы, более тяжелые, чем железо, которое имеет 26 протонов. Это включает в себя около 70% атомов кюрия нашей ранней солнечной системы и 40% атомов плутония, а также многие миллионы фунтов драгоценных металлов, таких как золото и платина. В целом, это единственное древнее звездное падение могло дать нашей солнечной системе 0,3% всех ее тяжелых элементов, обнаружили исследователи, и некоторые из них мы носим с собой каждый день.
Он добавил, что если вы носите золотое или платиновое обручальное кольцо, вы также носите немного взрывного космического прошлого. «Около 10 миллиграммов этого вещества, вероятно, образовалось 4,6 миллиарда лет назад», - сказал Бартос.
Там золото в них звезды звезды
Как звезда делает обручальное кольцо? Требуется эпический космический взрыв (и несколько миллиардов лет терпения).
Такие элементы, как плутоний, золото, платина и другие, более тяжелые, чем железо, создаются в процессе, называемом быстрым захватом нейтронов (также называемым r-процессом), в котором атомное ядро быстро превращается в пучок свободных нейтронов, прежде чем ядро успевает радиоактивный распад. Этот процесс происходит только в результате самых экстремальных событий во Вселенной - в результате звездных взрывов, называемых сверхновыми или сталкивающимися нейтронными звездами, - но ученые не согласны с тем, какой из этих двух явлений в основном ответственен за производство тяжелых элементов во вселенной.
В своем новом исследовании Бартос и его коллега Сабольч Марка из Колумбийского университета в Нью-Йорке приводят аргументы в пользу того, что нейтронные звезды являются основным источником тяжелых элементов в Солнечной системе. Для этого они сравнили радиоактивные элементы, сохранившиеся в древнем метеорите, с численным моделированием слияния нейтронных звезд в различных точках пространства-времени вокруг Млечного пути.
«Метеор содержал остатки радиоактивных изотопов, образовавшихся в результате слияния нейтронных звезд», - сказал Бартос в интервью Live Science по электронной почте. «Хотя они давно распались, их можно использовать для восстановления количества исходного радиоактивного изотопа в то время, когда формировалась солнечная система».
Этот метеорит содержал разложившиеся изотопы атомов плутония, урана и кюрия, которые авторы исследования 2016 года в журнале Science Advances использовали для оценки количества этих элементов, присутствующих в ранней солнечной системе. Бартос и Марка включили эти значения в компьютерную модель, чтобы выяснить, сколько слияний нейтронных звезд потребуется, чтобы наполнить солнечную систему нужным количеством этих элементов.
Случайный катаклизм
Оказывается, что слияние одной нейтронной звезды сработало бы, если бы это произошло достаточно близко к нашей солнечной системе - в пределах 1000 световых лет, или около 1% от диаметра Млечного пути.
Исследователи пишут, что слияния нейтронных звезд в нашей галактике встречаются довольно редко и происходят лишь несколько раз в миллион лет. Сверхновые, с другой стороны, встречаются гораздо чаще; согласно исследованию Европейского космического агентства, проведенному в 2006 году, массивная звезда взрывается в нашей галактике раз в 50 лет или около того.
Бартос и Марка пришли к выводу, что частота сверхновых слишком высока, чтобы учесть уровни тяжелых элементов, наблюдаемые в ранних метеорах Солнечной системы, исключая их как вероятный источник этих элементов. Однако слияние ближайших нейтронных звезд идеально вписывается в историю.
По словам Бартоса, эти результаты «проливают яркий свет» на взрывные события, которые помогли сделать нашу солнечную систему такой, какая она есть.
