August 11, 2022

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Eine neue Goldquelle wurde am am wenigsten erwarteten Ort im Universum entdeckt – lehren Sie mich etwas über Wissenschaft

Gold ist eines der begehrtesten Metalle der Welt, aber die Bildung von Schwermetallen wie Gold, Thorium und Uran erfordert energetische Bedingungen wie Sternexplosionen oder Kollisionen zwischen Neutronensternen. Das bedeutet, dass alle schweren Elemente auf der Erde unter extremen Bedingungen in der astronomischen Umgebung entstanden sind.

Astrophysiker haben heute ein unvollständiges Verständnis davon, wie sich Elemente bilden, die schwerer als Eisen sind. Die Frage, welche dieser astrophysikalischen Phänomene die richtigen Bedingungen für die Bildung schwererer Elemente haben, beschäftigt die Forscher. überraschen, Eine neue Studie Dies zeigt, dass sich diese Elemente in den Akkretionsscheiben von Schwarzen Löchern bilden können.

Das wirbelnde Chaos um das neugeborene Schwarze Loch wird Akkretionsscheibe genannt, da es Staub und Gas aus dem Raum um sich herum schluckt. In diesen extremen Umgebungen sollte eine hohe Neutrino-Emissionsrate die Umwandlung von Protonen in Neutronen erleichtern, was für den Prozess der Bildung schwererer Elemente erforderlich ist, um mehr von letzteren zu bilden.

„In unserer Studie haben wir erstmals die Neutronen- und Protonenaustauschraten für eine Vielzahl von Scheibenkonfigurationen mit detaillierten Computersimulationen systematisch untersucht und festgestellt, dass Scheiben sehr neutronenreich sind, solange bestimmte Bedingungen erfüllt sind.“ Erklären DR. Oliver Just, von der Gruppe Relativistische Astrophysik des GSI-Forschungsbereichs Theorie.

Einfach würfeln It: Ausschlaggebend ist die Gesamtmasse der Scheibe. „Neutronen werden aus Protonen durch Elektroneneinfang unter der massereichsten Scheibe, der Neutrino-Emission, gebildet und stehen durch den r-Prozess für die Synthese schwerer Elemente zur Verfügung.“

Umgekehrt spielt bei sehr hoher Masse der Scheibe die Rückreaktion eine größere Rolle, sodass Neutrinos zu einem großen Teil von Neutrinos wieder eingefangen werden, bevor sie die Scheibe verlassen. Diese Neutrinos werden wieder in Protonen umgewandelt, was den schnellen Neutroneneinfangprozess oder R-Prozess erschwert.

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Die Studie zeigt, dass die optimale Masse der Scheibe, um eine Fabrik aus Gold und anderen schweren Materialien zu werden, zwischen 0,01 und 0,1 Sonnenmassen liegt. Die Forschung ist noch nicht schlüssig, da derzeit unklar ist, wie häufig diese Akkretionsscheiben in kollabierenden Systemen vorkommen.

„Diese Daten reichen derzeit noch nicht aus. Aber mit Beschleunigern der nächsten Generation wie der Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) werden wir sie in Zukunft mit bisher unerreichter Präzision messen können.“ sagte Astrophysiker Andreas Paswein vom GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung.

Es ist bekannt, dass sich große Mengen von Elementen in Sternen bilden, aber wenn wir uns zu Elementen bewegen, die schwerer als Eisen sind, werden wirklich katastrophale Ereignisse gesucht. Eines der extremsten Ereignisse tritt während der Geburt von Schwarzen Löchern auf. Astrophysiker sind sich jedoch nicht sicher, was die Bedingungen wirklich sind, abgesehen von ihren relativen Beiträgen zur Gesamthäufigkeit schwerer Elemente im Universum.

Das Team leistet viel Arbeit und verwendet Simulationen, um festzustellen, ob dies tatsächlich der Fall ist. Rhetorisch könnten wir es den magischen Moment nennen, als Astrophysik und Computer zusammenkamen, um die Geschichte der uns heute gemeinsamen Materie nachzuzeichnen, aber wie wir gesehen haben, gehen ihre Ursprünge auf kosmische Phänomene zurück, einschließlich seltsamer schwarzer Löcher.

Veröffentlicht in Forschung Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.

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