Если мы взглянем на Периодическую таблицу, то заметим огромное количество химических элементов. От лития (№ 3 в Периодической таблице) и до ниобия (№ 41) элементы образуются преимущественно в недрах звезд. Они оказываются "на свободе" при взрыве сверхновых.
Читайте на сайте Космическая алхимия: как образуется золото
Аккреционный диск вокруг черной дыры в воображении художника / Фото Quartz
Элементы, тяжелее ниобия нуждаются в большей энергии для синтеза. Поэтому они образуются в значительно более "экстремальных" звездах – нейтронных (если не являются искусственными, или не образовались вследствие радиоактивного распада). Высвобождаются они при слиянии двух нейтронных звезд или при слиянии нейтронной звезды и черной дыры. Именно так "рождается" и золото. Но оказывается, что есть еще один источник драгоценного металла.
Источник золота
Ученые искали альтернативные пути образования таких тяжелых элементов как золото и уран. Главными условиями для синтеза таких элементов является наличие большого количества нейтронов, что обеспечивает так называемый r-процесс.
Взгляд ученых упал на черные дыры, вокруг которых иногда образуется аккреционный диск. Состав такого диска изучен плохо, но известно, что он разогревается до гигантских температур. Используя сложные компьютерные симуляции, исследователи систематически изучали скорость преобразования протонов и нейтронов для большого количества конфигураций аккреционного диска.
Оказалось, что при определенных обстоятельствах в дисках присутствует огромное количество нейтронов.
- Чем массивнее диск, тем чаще нейтроны образуются из протонов в результате захвата электронов при испускании нейтрино. Соответственно, они доступны для синтеза тяжелых элементов с помощью r-процесса.
- Если масса диска слишком высока, обратная реакция играет противоположную роль – нейтроны повторно захватывают больше нейтрино, прежде чем они покинут диск. Затем эти нейтроны снова превращаются в протоны, что препятствует r-процессу.