Происхождение золота оказалось космической загадкой

Астрономы рассчитали происхождение всех химических элементов и удивились: откуда во Вселенной столько золота? Дело в том, что известных процессов не хватает, чтобы объяснить наблюдаемое изобилие этого драгоценного металла.

Подробности изложены в научной статье, опубликованной в издании Astrophysical Journal.

Астрономы полагают, что древнейшие атомные ядра появились в эпоху первичного нуклеосинтеза, которая началась в первые секунды после Большого взрыва и продолжалась несколько десятков минут. При этом образовался практически весь имеющийся во Вселенной водород, значительная часть гелия, некоторое количество лития и ничтожное количество бериллия и бора. Все эти химические элементы лёгкие и располагаются в самом начале таблицы Менделеева.

Появление всех остальных атомных ядер так или иначе связано со звёздами. Новые ядра образуются в недрах всех без исключения светил, а также в атмосферах красных гигантов, при взрывах сверхновых и столкновениях нейтронных звёзд.

Какой вклад каждый из этих процессов вносит в образование тех или иных химических элементов? Это остаётся предметом споров.

Авторы нового исследования впервые рассчитали процесс образования всех стабильных ядер от углерода до урана из первых принципов. Это значит, что они решали уравнения ядерной физики во всей их сложности, не прибегая к упрощающим предположениям.

Эти расчёты позволили выяснить, сколько того или иного элемента образуется в типичной небольшой звезде, при одном взрыве сверхновой и так далее. Исходя из этого, учёные рассчитали роль разных небесных тел и происходящих с ними событий в огромном химическом комбинате Вселенной.

Происхождение разных химических элементов таблицы Менделеева по данным нового исследования. Перевод Вести.Ru.
Иллюстрация Chiaki Kobayashi et al., Sahm Keily.

Оказалось, например, что небольшие звёзды, которые не взрываются как сверхновые, производят половину всего углерода во Вселенной. Вторая половина приходится на массивные светила, которые заканчивают свою жизнь во вспышке сверхновой.

Именно сверхновые, как утверждают авторы, снабжают Вселенную железом. Причём половина его приходится на взрывы массивных звёзд, а ещё половина – на сверхновые типа Ia, то есть термоядерные взрывы белых карликов.

Однако самый необычный результат касается золота. В предыдущих исследованиях происхождение благородного металла приписывалось столкновениям нейтронных звёзд. Теперь учёные усомнились в этом.

«Даже самые оптимистичные оценки частоты столкновений нейтронных звёзд просто не могут объяснить явное изобилие этого элемента во Вселенной, – утверждает соавтор статьи Аманда Каракас (Amanda Karakas) из австралийского Университета Монаша. – Это стало сюрпризом».

Впрочем, у астрономов уже есть собственная версия происхождения золота. Они предполагают, что дело в сверхновых необычного типа. Взрывы очень массивных звёзд с сильным магнитным полем могли бы обеспечить космос наблюдаемым количеством золота, считают эксперты.