Waarom is er zoveel goud in het bekende universum?

Er is te veel goud in het universum, of in ieder geval in het gebied waar wij leven. Misschien is dit geen probleem omdat we goud erg waarderen. Het punt is dat niemand weet waar het vandaan komt. En dit intrigeert wetenschappers.

Omdat de aarde gesmolten was op het moment dat zij ontstond, Bijna al het goud dat destijds op onze planeet aanwezig was, zonk waarschijnlijk in de kern van de planeet. Er wordt daarom aangenomen dat het grootste deel van het gevonden goud in aardkorst en de mantel werd later naar de aarde gebracht door asteroïde-inslagen tijdens het Late Zware Bombardement, ongeveer 4 miljard jaar geleden.

Bijvoorbeeld goudafzettingen in het Witwatersrand-bekken van Zuid-Afrika, de rijkste bron die we kennen goud op aarde, attribuut. Dit scenario wordt momenteel echter in twijfel getrokken. Goudhoudende rotsen van de Witwatersrand (1) zijn tussen 700 en 950 miljoen jaar vóór de inslag samengesteld Vredefort-meteoriet. In ieder geval was het waarschijnlijk een andere invloed van buitenaf. Zelfs als we aannemen dat het goud dat we in schelpen vinden van binnenuit komt, moet het ook ergens van binnenuit afkomstig zijn.

1. Goudhoudende rotsen van het Witwatersrand-bekken in Zuid-Afrika.

Dus waar kwam al ons goud en niet het onze oorspronkelijk vandaan? Er zijn verschillende andere theorieën over supernova-explosies die zo krachtig zijn dat ze sterren omverwerpen. Helaas kunnen zelfs zulke vreemde verschijnselen het probleem niet verklaren.

wat betekent dat het niet mogelijk is, ook al hebben alchemisten het vele jaren geleden geprobeerd. Krijgen glanzend metaalnegenenzeventig protonen en 90 tot 126 neutronen moeten aan elkaar worden gebonden om een ​​homogene atoomkern te vormen. Dit . Een dergelijke fusie komt niet vaak genoeg voor, of in ieder geval niet in onze directe kosmische omgeving, om dit te verklaren. gigantische rijkdom aan gouddie we op aarde en in vinden. Nieuw onderzoek heeft aangetoond dat de meest voorkomende theorieën over de oorsprong van goud, d.w.z. Botsingen van neutronensterren (2) bieden ook geen alomvattend antwoord op de vraag naar de inhoud ervan.

Goud zal in een zwart gat vallen

Nu is het bekend dat zwaarste elementen worden gevormd wanneer de kernen van atomen in sterren worden opgevangen door zogenaamde moleculen neutronen. Voor de meeste oude sterren, inclusief die ontdekt in dwergstelsels uit deze studie blijkt dat het proces snel is en daarom het "r-proces" wordt genoemd, waarbij "r" staat voor "snel". Er zijn twee aangewezen plaatsen waar het proces theoretisch plaatsvindt. De eerste potentiële focus is een supernova-explosie die grote magnetische velden creëert - een magnetorotatie-supernova. De tweede is meedoen of botsen twee neutronensterren.

Bekijk productie zware elementen in sterrenstelsels Over het algemeen hebben wetenschappers van het California Institute of Technology er verschillende bestudeerd nabijgelegen dwergstelsels van Keck-telescoop gelegen op Mauna Kea, Hawaï. Ze wilden zien wanneer en hoe de zwaarste elementen in sterrenstelsels werden gevormd. De resultaten van deze onderzoeken leveren nieuw bewijs voor de stelling dat de dominante bronnen van processen in dwergstelsels zich op relatief lange tijdschalen afspelen. Dit betekent dat zware elementen later in de geschiedenis van het heelal zijn ontstaan. Omdat wordt aangenomen dat magnetische-rotatie-supernova's een fenomeen zijn uit het vroegere heelal, wijst de vertraging in de productie van zware elementen erop dat botsingen tussen neutronensterren hun belangrijkste bron zijn.

Spectroscopische handtekeningen van zware elementen, inclusief goud, werden in augustus 2017 waargenomen door elektromagnetische observatoria tijdens de fusie van neutronensterren GW170817, nadat was bevestigd dat de gebeurtenis een fusie van neutronensterren was. Huidige astrofysische modellen suggereren dat een enkele samensmelting van neutronensterren tussen de 3 en 13 massa's goud genereert. meer dan al het goud op aarde.

Botsingen tussen neutronensterren creëren goud, omdat ze protonen en neutronen combineren tot atoomkernen en vervolgens de resulterende zware kernen uitwerpen in ruimte. Soortgelijke processen, die bovendien de benodigde hoeveelheid goud zouden opleveren, zouden kunnen plaatsvinden tijdens supernova-explosies. "Maar sterren die groot genoeg zijn om bij zo'n uitbarsting goud te produceren, veranderen in zwarte gaten", legt Chiaki Kobayashi (3), een astrofysicus aan de Universiteit van Hertfordshire in Groot-Brittannië en hoofdauteur van de nieuwste studie over dit onderwerp, uit aan WordsSideKick.com. Dus bij een normale supernova wordt goud, zelfs als het wordt gevormd, in het zwarte gat gezogen.

3. Chiaki Kobayashi van de Universiteit van Hertfordshire

Hoe zit het met deze vreemde supernova's? Dit type sterexplosie wordt genoemd supernova magnetorotatie, een zeer zeldzame supernova. Stervende ster hij draait er zo snel in en is erdoor omringd sterk magnetisch velddat het uit zichzelf omrolde toen het ontplofte. Wanneer hij sterft, laat de ster witte, hete materiestralen de ruimte in vliegen. Omdat de ster binnenstebuiten is gekeerd, zitten de jets vol met gouden kernen. De sterren waaruit goud bestaat, zijn nu al een zeldzaam fenomeen. Nog zeldzamer zijn sterren die goud creëren en dit de ruimte in lanceren.

Volgens onderzoekers verklaart zelfs de botsing van neutronensterren en magnetisch-roterende supernovae echter niet waar zo’n overvloed aan goud op onze planeet vandaan kwam. ‘Het samensmelten van neutronensterren is niet genoeg’, zegt hij. Kobayashi. “En helaas, zelfs met de toevoeging van deze tweede potentiële bron van goud, is deze berekening onjuist.”

Het is lastig om precies te bepalen hoe vaak kleine neutronensterren, die zeer dichte overblijfselen zijn van oude supernova's, botsen met elkaar. Maar dit is waarschijnlijk niet zo gebruikelijk. Wetenschappers hebben dit slechts één keer waargenomen. Schattingen geven aan dat ze niet vaak genoeg botsen om het gevonden goud te produceren. Dit zijn de conclusies van de dame Kobayashi en zijn collega’s, die ze in september 2020 publiceerden in The Astrophysical Journal. Dit zijn niet de eerste bevindingen van wetenschappers, maar zijn team heeft een recordhoeveelheid onderzoeksgegevens verzameld.

Interessant is dat de auteurs dit tot in detail uitleggen hoeveelheid lichtere elementen gevonden in het heelalbijvoorbeeld koolstof ¹²C, en ook zwaarder dan goud, zoals uranium ²³⁸U. In hun modellen kunnen de hoeveelheden van een element als strontium worden verklaard door de botsing van neutronensterren, en europium door de activiteit van magnetorotationele supernovae. Dit waren de elementen die wetenschappers vroeger moeilijk hadden om de verhoudingen van hun voorkomen in de ruimte te verklaren, maar goud, of beter gezegd, de hoeveelheid ervan, is nog steeds een mysterie.