Hvordan astronomer åbnede rumfabrikker for at producere guld og nukleart brændstof
Hvad er gravitationsbølger?
Som vi allerede skrev, er gravitationsbølger krusninger i rumtid, der opstår, når to superdense kroppe begynder at accelerere ved siden af hinanden. Forestil dig et strakt lærred, hvorpå en stålkugle bliver kastet - det vil lidt skubbe på lærredet. Hvis vi lægger en anden bold ved siden af, skubber den også lærredet. Men hvis vi hurtigt begynder at bevæge kuglerne i en spiral, tættere på hinanden, vil de "pressede" steder begynde at overlappe hinanden, og stoffet går i bølger. Noget lignende sker i rummet.
Bølger svækkes kraftigt med afstanden fra kilden. Det følger heraf, at de generelt er meget vanskelige at opdage. Den gensidige acceleration af to supermassive organer finder kun sted, før de fusioneres. Og sorte huller smelter sjældent sammen. Neutronstjerner - en anden kandidat til fusioner og erhvervelser - gør det måske oftere, men de er snesevis af gange lettere. Det vil sige, det er muligt at “se” en sådan begivenhed kun på meget mindre afstande end for sorte huller.
Alle omkring snakker om tyngdekraftsbølger og fusion af neutronstjerner
Neutronstjerner - rumfabrikker af guld og uran
Salgsfremmende video:
Desuden er observation af fusioner af sådanne stjerner ekstremt vigtig. Astrofysikere har længe beregnet, at uden en sådan proces, "billedet af det omgivende univers" ikke tilføjes ". Tag vores planet eller vores solsystem - vi har relativt store mængder guld, platin, iridium og uran. Dette er godt for juvelerere og nukleare forskere, men er i modstrid med alle beregninger af, hvordan sådanne tunge elementer skal dannes. Stjerner som Solen "producerer" næsten ikke noget, der er tungere end kulstof - deres masse er for lille, trykket i midten er også relativt lavt, og sammensmeltningen af kernerne i sådanne atomer i midten af vores stjerne går ikke.
Der er også supernovaer. Det er massive stjerner, der eksploderer i slutningen af deres liv. Men de skulle ikke give for mange tunge elementer. For at få meget uran eller guld er det nødvendigt, at flere frie neutroner "flyver" ind i kernen i et lettere atom - og meget hurtigt, for ellers vil kernen forfaldne, inden den akkumulerer det krævede antal neutroner, som det kan eksistere i lang tid. Og processen med at rekruttere neutroner i supernovaeksplosioner (s-proces), som heldet ville have det, er for langsom.
Derfor blev en hypotese foreslået for de såkaldte r-processer eller en hurtig samling af neutroner med atomkerner. Problemet er, at det har brug for en masse gratis neutroner omkring atomerne. Den bedste kandidat til dette er en neutronstjerne. Dens diameter er normalt mindre end længden af en gennemsnitlig russisk by, men dens masse er større end Solens. Derfor er der en uhyggelig massefylde af stof, og tyngdekraften er 200 milliarder gange stærkere end Jordens og syv milliarder gange stærkere end på solens overflade.
Sorte huller smelter sjældent sammen
Fra sådan tyngdekraft "fladder" hinanden hinanden, og en del af neutronerne "flyver ud" fra dem. Hvis to neutronstjerner kolliderer, vil atomkerner begynde at blande sig aktivt med neutroner ved enormt tryk og temperatur. Og det er nøjagtigt, hvad der er behov for dannelsen af guld, platin, uran og andet cæsium. Det antages, at det er sådan, at omkring halvdelen af alle elementer, der var tungere end jern, og som omgiver os, opstod. Ja, ja, vielsesringen på din finger bærer stoffet fra fusionen af et par neutronstjerner!
Tyngdekraftsbølger som en skytter. Teleskop som en guldgraver
Det var en stor hypotese, men den havde en ulempe - neutronstjerner er meget "mørke". Når du har tyngdekraften 200 milliarder mere kraftfuld end Jordens, har fotoner svært ved at forlade overfladen. De er praktisk talt uddød, og deres stråling i det synlige interval er ikke særlig stærk. Neutronstjerner er vanskelige at se i hundreder af lysår. Og fusioner sker ikke så ofte, og de fleste er temmelig langt væk. Før registreringen af de første tyngdepunktbølger året før sidst var det meget vanskeligt at finde spor efter en sådan begivenhed.
Den 17. august 2017 registrerede astronomer udsving i rumtiden, der varede 100 sekunder. De mistænkte straks, at det skete, da to neutronstjerner nærmede sig og fusionerede. For første gang er der en mulighed for at bevise gamle hypoteser!
Gravitationsbølger er dog ikke alle. Ja, GW170817-bølgen registreret af den amerikanske LIGO-detektor (bygget forresten i henhold til den plan, der blev foreslået i USSR tilbage i 1950'erne), viste, at denne gang blev organer på 1,1-1,6 solmasser fusioneret. Hvilket er for lille til sorte huller. Men på den anden side er dette nøjagtigt det masseområde, som neutronstjerner kan have. Hvordan kan man dog forstå, om der blev dannet guld, uran og andre elementer med en uklar oprindelse der?
Til dette blev teleskoper og spektrometre fra mere end 70 observatorier verden over brugt. De så både gammastråling fra forfaldet af tunge radioaktive elementer og spektrale spor af cæsium, tellur, platin, guld og andre elementer. Vigtigere var det, at de så en kilonova-flash. Dette er navnet på et udbrud i "tusind nye" stjerner, som på samme tid er svagere end en supernova. Indtil nu er de kun blevet set gennem teleskoper. Og selv om der var forslag om, at dette er fusionen mellem to neutronstjerner, var det umuligt at verificere dette før registreringen af tyngdekraften GW170817.
Der kræves mere guld, min herre
Det er godt at observere spor af tungmetaller. Men det ville være meget bedre at gøre flere af dem, ikke at være begrænset til den nuværende opdagelse. Det er fantastisk, at menneskeheden nu har LIGO og evnen til yderligere at søge efter kilonova ved hjælp af tyngdekraftsbølger.
Pointen er, at indtil vi forstår hyppigheden af sådanne fusioner, vil det være uklart, hvor meget af de tunge elementer, der stammer fra neutronstjerner. Desuden er fusionen en farlig begivenhed. Når en hyperdens genstand med en diameter på Perm falder på en anden, ledsages dannelsen af tunge elementer af en kraftig gammablitz. Astronomer har længe rejst spørgsmålet om, at en sådan begivenhed med dens gammastråling kan sterilisere jorden. I det mindste hvis det sker meget tæt, og vores planet er "i fokus" på udbruddet. Nogle forskere mener, at dette allerede er sket, og derfor har der været masseudryddelser på planeten. For at forstå, hvor alvorlig truslen er, og om det er nødvendigt at bekæmpe den, ville det være en god ide først at finde ud af, hvor ofte sådanne morderiske "guldfabrikker" bryder ud.
ALEXANDER BEREZIN