Vrimat e zeza mund të bëjnë pa dashje ar, thonë astrofizikanët

Universi mund të ketë më shumë mënyra për të farkëtuar elementë të rëndë nga sa mendonim.

Krijimi i metaleve si ari, argjendi, toriumi dhe uraniumi kërkon kushte energjike, të tilla si një shpërthim supernova, ose një përplasje midis yjeve neutron.

Megjithatë, një punim i ri tregon se këta elementë mund të formohen në kaosin rrotullues që i rrethon një vrimë të zezë aktive të porsalindur, ndërsa ajo gëlltit pluhurin dhe gazin nga hapësira rreth saj.

Në këto mjedise ekstreme, shkalla e lartë e emetimit të neutrinos duhet të lehtësojë shndërrimin e protoneve në neutrone – duke rezultuar në një tepricë të këtyre të fundit, e nevojshme për procesin që prodhon elementë të rëndë.

“Në studimin tonë, ne hetuam për herë të parë në mënyrë sistematike normat e konvertimit të neutroneve dhe protoneve për një numër të madh konfigurimesh të diskut me anë të simulimeve kompjuterike të përpunuara, dhe zbuluam se disqet janë shumë të pasur me neutrone për sa kohë që janë disa kushte. u takuan”, tha astrofizikani Oliver Just i Qendrës GSI Helmholtz për Kërkimin e Joneve të Rënda në Gjermani.

Në fillim, pas Big Bengut, nuk kishte shumë elementë që qarkullonin. Derisa yjet lindën dhe filluan të thyejnë së bashku bërthamat atomike në bërthamat e tyre, Universi ishte një supë me kryesisht hidrogjen dhe helium.

Shkrirja bërthamore yjore e mbushi kozmosin me elementë më të rëndë, nga karboni deri te hekuri për yjet më masivë, të mbjellë nëpër hapësirë ​​kur ylli vdes.

Por hekuri është vendi ku shkrirja e bërthamës godet një pengesë. Nxehtësia dhe energjia e nevojshme për të prodhuar hekurin nëpërmjet shkrirjes tejkalojnë energjinë që gjeneron procesi, duke shkaktuar uljen e temperaturës së bërthamës, e cila nga ana tjetër rezulton në vdekjen e yllit në një kabum spektakolar – supernova.

Është ai kabumi spektakolar (dhe kabumet e yjeve neutrone që përplasen) ku shkrihen elementët më të rëndë. Shpërthimet janë aq energjike sa që atomet, duke u përplasur së bashku me forcë, mund të kapin neutronet nga njëri-tjetri.

Ky quhet procesi i kapjes së shpejtë të neutronit, ose procesi r; duhet të ndodhë shumë shpejt, në mënyrë që zbërthimi radioaktiv të mos ketë kohë të ndodhë përpara se të shtohen më shumë neutrone në bërthamë.

Është e paqartë nëse ka skenarë të tjerë në të cilët procesi r mund të ndodhë, por vrimat e zeza të porsalindur janë një kandidat premtues. Domethënë, kur dy yje neutron bashkohen, dhe masa e tyre e kombinuar është e mjaftueshme për ta kthyer objektin e sapoformuar në kategorinë e vrimës së zezë.

Kolapsarët janë një mundësi tjetër: kolapsi gravitacional i bërthamës së një ylli masiv në një vrimë të zezë me masë yjore.

Në të dyja rastet, vrima e zezë e foshnjës mendohet të jetë e rrethuar nga një unazë e dendur dhe e nxehtë materiali, që rrotullohet rreth vrimës së zezë dhe ushqehet në të, si uji në kullues. Në këto mjedise, neutrinot emetohen me bollëk dhe astronomët kanë hipotezuar prej kohësh se si rezultat mund të ndodhte nukleosinteza e kapjes r.

Just dhe kolegët e tij ndërmorën një grup të gjerë simulimesh për të përcaktuar nëse ky është me të vërtetë rasti. Ata ndryshuan masën dhe rrotullimin e vrimës së zezë, dhe masën e materialit rreth saj, si dhe efektin e parametrave të ndryshëm në neutrinot. Ata zbuluan se, nëse kushtet janë të përshtatshme, nukleosinteza e procesit r mund të ndodhë në këto mjedise.

“Faktori vendimtar është masa totale e diskut,” tha Just.

“Sa më masiv të jetë disku, aq më shpesh neutronet formohen nga protonet përmes kapjes së elektroneve nën emetimin e neutrinos dhe janë të disponueshëm për sintezën e elementeve të rënda me anë të procesit r.

“Sidoqoftë, nëse masa e diskut është shumë e lartë, reaksioni i kundërt luan një rol të shtuar në mënyrë që më shumë neutrino të rikapen nga neutronet përpara se të largohen nga disku. Këto neutrone më pas kthehen në protone, gjë që pengon procesin r. “

Kjo pikë e ëmbël në të cilën elementët e rëndë prodhohen më shumë është një masë disku midis 1 dhe 10 për qind të masës së Diellit. Kjo do të thotë se bashkimet e yjeve neutron me masat e diskut në këtë gamë mund të jenë fabrika të elementeve të rënda. Meqenëse nuk dihet se sa të zakonshëm janë disqet kolapsare, juria është ende jashtë për kolapsarët, thanë studiuesit.

Hapi tjetër do të jetë përcaktimi se si drita e emetuar nga përplasja e një ylli neutron mund të përdoret për të llogaritur masën e diskut të tij të grumbullimit.

“Këto të dhëna janë aktualisht të pamjaftueshme. Por me gjeneratën e ardhshme të përshpejtuesve, siç është Facility for Antiproton and Joon Research (FAIR), do të jetë e mundur matja e tyre me saktësi të paparë në të ardhmen,” tha astrofizikani Andreas Bauswein i GSI. Qendra Helmholtz për Kërkimin e Joneve të Rënda.

“Ndërveprimi i mirë-koordinuar i modeleve teorike, eksperimenteve dhe vëzhgimeve astronomike do të na mundësojë ne studiuesve në vitet e ardhshme të testojmë bashkimet e yjeve neutron si origjinën e elementeve të procesit r”.