Araştırmacılar, eski yıldızların, Dünya’da doğal olarak bulunanlardan daha ağır, atom kütleleri 260’ın üzerinde olan elementler üretebildiğini buldu. Bu keşif, özellikle nötron yıldızlarında meydana gelen hızlı nötron yakalama süreci (r-süreci) aracılığıyla, yıldızlardaki element oluşumuna ilişkin anlayışımızı geliştiriyor. . Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Yeni araştırmalar, antik yıldızların, 260’ı aşan atom kütleleriyle Dünya’dakilerden daha ağır elementler yaratabildiğini ve kozmik element oluşumuna ilişkin anlayışımızı ilerlettiğini ortaya koyuyor.
Bir element ne kadar ağır olabilir? Uluslararası bir araştırma ekibi, antik yıldızların, atom kütleleri 260’ın üzerinde olan, periyodik tablodaki Dünya’da doğal olarak bulunan herhangi bir elementten daha ağır elementler üretme kapasitesine sahip olduğunu buldu. Bu bulgu, yıldızlardaki element oluşumuna ilişkin anlayışımızı derinleştiriyor.
Kozmik Element Fabrikaları
Kelimenin tam anlamıyla yıldızlardan yapılmışız. Yıldızlar, elementlerin sürekli olarak kaynaşarak veya parçalanarak başka daha hafif veya daha ağır elementler oluşturduğu element fabrikalarıdır. Hafif veya ağır elementlerden bahsettiğimizde atom kütlelerinden bahsediyoruz. Genel anlamda atom kütlesi, bir atomun çekirdeğindeki proton ve nötronların sayısına dayanmaktadır. atom o elementin.
En ağır elementlerin yalnızca nötron yıldızlarında hızlı nötron yakalama süreci veya r-süreci yoluyla oluşturulduğu bilinmektedir. Bir nötron çorbası içinde yüzen tek bir atom çekirdeğini hayal edin. Aniden, bu nötronlardan bir grup çok kısa bir zaman periyodunda (genellikle bir saniyeden daha kısa bir sürede) çekirdeğe yapışır, ardından bazı dahili nötron-proton değişimlerine uğrar ve işte! Altın, platin veya uranyum gibi ağır bir element oluşur.
Ağır Elementlerin Kararsızlığı
En ağır elementler kararsız veya radyoaktiftir, yani zamanla bozunurlar. Bunu yapmanın bir yolu, fisyon adı verilen bir süreç olan bölünmedir.
Fizik profesörü Ian Roederer, “Kurşun ve bizmuttan daha ağır elementler yapmak istiyorsanız r-süreci gereklidir” diyor. Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi ve araştırmanın baş yazarı. Roederer daha önce Michigan Üniversitesi’ndeydi.
Roederer, “Çok hızlı bir şekilde çok sayıda nötron eklemeniz gerekiyor, ancak sorun şu ki, bunu yapmak için çok fazla enerjiye ve çok sayıda nötrona ihtiyacınız var” diyor. “Ve her ikisini de bulabileceğiniz en iyi yer bir kişinin doğumu veya ölümüdür. nötron yıldızıveya nötron yıldızları çarpışıp işlem için gerekli ham maddeleri ürettiğinde.
Roederer, “R-sürecinin nasıl çalıştığına dair genel bir fikrimiz var ancak sürecin koşulları oldukça ekstrem” diyor. “Evrende kaç farklı türden sitenin R-sürecini oluşturabileceğine dair iyi bir fikrimiz yok, R-sürecinin nasıl biteceğini bilmiyoruz ve kaç tane nötron var gibi sorulara cevap veremiyoruz. ekleyebilir misin? Veya bir element ne kadar ağır olabilir? Bu nedenle, bu soruların bazılarını yanıtlamaya başlayıp başlayamayacağımızı görmek için, iyi çalışılmış bazı eski yıldızlarda fisyon yoluyla oluşabilecek elementlere bakmaya karar verdik.”
Daha Önce Tanınmayan Desenler Belirlendi
Ekip, iyi çalışılmış 42 yıldızdaki ağır elementlerin miktarına yeni bir bakış attı. Samanyolu. Yıldızların, daha önceki yıldız nesillerinde r-süreci tarafından oluşturulan ağır elementlere sahip olduğu biliniyordu. Bu yıldızlarda bulunan her bir ağır elementin miktarına, daha yaygın olduğu üzere tek tek değil, toplu olarak daha geniş bir bakış açısıyla bakarak, daha önce fark edilmeyen kalıpları belirlediler.
Bu desenler, periyodik tablonun ortasına yakın bir yerde listelenen bazı elementlerin (gümüş ve rodyum gibi) muhtemelen ağır element fisyonunun kalıntıları olduğuna işaret ediyordu. Ekip, r-sürecinin, bölünmeden önce atom kütlesi en az 260 olan atomlar üretebileceğini belirlemeyi başardı.
Roederer, “Bu 260 ilginç çünkü daha önce uzayda veya Dünya’da bu kadar ağır bir şey tespit etmemiştik, hatta nükleer silah testlerinde bile” diyor. “Fakat onları uzayda görmek bize modeller ve fizyon hakkında nasıl düşüneceğimiz konusunda rehberlik sağlıyor ve bize elementlerin zengin çeşitliliğinin nasıl ortaya çıktığı konusunda fikir verebilir.”
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için Kozmostaki Nükleer Fisyonun “İnanılmaz derecede Derin” Kanıtlarına bakınız.
Referans: Ian U. Roederer, Nicole Vassh, Erika M. Holmbeck, Matthew R. Mumpower, Rebecca Surman, John J. Cowan, Timothy C. Beers, Rana Ezzeddine tarafından “Yıldızlardaki element bolluğu modelleri uranyumdan daha ağır çekirdeklerin fisyonunu gösterir” , Anna Frebel, Terese T. Hansen, Vinicius M. Placco ve Charli M. Sakari, 7 Aralık 2023, Bilim.
DOI: 10.1126/science.adf1341
Çalışma Science dergisinde yayınlandı ve kısmen Ulusal Bilim Vakfı ile Ulusal Havacılık ve Uzay İdaresi tarafından desteklendi.