Perché c'è così tanto oro nell'universo conosciuto?

C'è troppo oro nell'universo, o almeno nella zona in cui viviamo. Forse questo non è un problema, perché apprezziamo molto l'oro. Il fatto è che nessuno sa da dove provenga. E questo incuriosisce gli scienziati.

Poiché la terra era fusa nel momento in cui si è formata, quasi tutto l'oro sul nostro pianeta in quel momento probabilmente si tuffò nel cuore del pianeta. Pertanto, si presume che la maggior parte dell'oro trovato la crosta terrestre e il mantello fu portato sulla Terra in seguito dall'impatto di un asteroide durante il tardo pesante bombardamento, circa 4 miliardi di anni fa.

È un esempio giacimenti d'oro nel bacino del Witwatersrand in Sud Africa, la risorsa più ricca conosciuta oro sulla terra, attributo. Tuttavia, questo scenario è attualmente in discussione. Rocce auree del Witwatersrand (1) sono stati accatastati tra 700 e 950 milioni di anni prima dell'impatto il meteorite Vredefort. In ogni caso, si trattava probabilmente di un'altra influenza esterna. Anche se assumiamo che l'oro che troviamo nelle conchiglie provenga dall'interno, deve anche provenire da qualche parte all'interno.

1. Rocce auree del bacino di Witwatersrand in Sud Africa.

Allora da dove veniva tutto il nostro oro e non il nostro? Ci sono molte altre teorie sulle esplosioni di supernova così potenti da far cadere le stelle. Sfortunatamente, anche tali strani fenomeni non spiegano il problema.

il che significa che è impossibile da fare, anche se gli alchimisti ci hanno provato molti anni fa. Ottenere metallo lucidosettantanove protoni e da 90 a 126 neutroni devono essere legati insieme per formare un nucleo atomico uniforme. Questo è . Una tale fusione non si verifica abbastanza spesso, o almeno non nelle nostre immediate vicinanze cosmiche, per spiegarla. gigantesca ricchezza d'oroche troviamo sulla Terra e dentro. Una nuova ricerca ha dimostrato che le teorie più comuni sull'origine dell'oro, cioè anche le collisioni di stelle di neutroni (2) non forniscono una risposta esauriente alla domanda sul suo contenuto.

L'oro cadrà nel buco nero

Ora è noto che gli elementi più pesanti formato quando i nuclei degli atomi nelle stelle catturano molecole chiamate neutroni. Per la maggior parte delle vecchie stelle, comprese quelle che si trovano in galassie nane da questo studio, il processo è veloce ed è quindi chiamato "r-process", dove "r" sta per "fast". Ci sono due luoghi designati in cui teoricamente si svolge il processo. Il primo obiettivo potenziale è l'esplosione di una supernova che crea grandi campi magnetici: una supernova magnetorotazionale. Il secondo è unirsi o scontrarsi due stelle di neutroni.

Visualizza la produzione elementi pesanti nelle galassie In generale, gli scienziati del California Institute of Technology negli ultimi anni ne hanno studiati diversi galassie nane più vicine от Telescopio Keka situato a Mauna Kea, Hawaii. Volevano vedere quando e come si formavano gli elementi più pesanti nelle galassie. I risultati di questi studi forniscono nuove prove per la tesi che le fonti dominanti di processi nelle galassie nane sorgono su scale temporali relativamente lunghe. Ciò significa che gli elementi pesanti sono stati creati più avanti nella storia dell'universo. Poiché le supernove magnetrotazionali sono considerate un fenomeno dell'universo precedente, il ritardo nella produzione di elementi pesanti indica le collisioni di stelle di neutroni come loro fonte principale.

Segni spettroscopici di elementi pesanti, compreso l'oro, sono stati osservati nell'agosto 2017 da osservatori elettromagnetici nell'evento di fusione di stelle di neutroni GW170817 dopo che l'evento è stato confermato come una fusione di stelle di neutroni. Gli attuali modelli astrofisici suggeriscono che un singolo evento di fusione di una stella di neutroni genera tra 3 e 13 masse d'oro. più di tutto l'oro della terra.

Le collisioni di stelle di neutroni creano oro, perché combinano protoni e neutroni in nuclei atomici e quindi espellono i nuclei pesanti risultanti spazio. Processi simili, che in aggiunta fornirebbero la quantità necessaria di oro, potrebbero verificarsi durante le esplosioni di supernova. "Ma le stelle abbastanza massicce da produrre oro in una tale eruzione si trasformano in buchi neri", ha detto a WordsSideKick.com Chiaki Kobayashi (3), astrofisico dell'Università dell'Hertfordshire nel Regno Unito e autore principale dell'ultimo studio sull'argomento. Quindi, in una normale supernova, l'oro, anche se si è formato, viene risucchiato nel buco nero.

3. Chiaki Kobayashi dell'Università dell'Hertfordshire

E quelle strane supernove? Questo tipo di esplosione stellare, il cosiddetto magnetrotazionale di supernova, una supernova molto rara. stella morente ci gira così velocemente e ne è circondato forte campo magneticoche si è ribaltato da solo quando è esploso. Quando muore, la stella rilascia nello spazio getti di materia bianco caldo. Poiché la stella è capovolta, i suoi getti sono pieni di nuclei dorati. Ancora oggi, le stelle che compongono l'oro sono un fenomeno raro. Ancora più rari sono le stelle che creano oro e lo lanciano nello spazio.

Tuttavia, secondo i ricercatori, anche la collisione di stelle di neutroni e supernove magnetrotazionali non spiega da dove provenga una tale abbondanza di oro sul nostro pianeta. "Le fusioni di stelle di neutroni non sono sufficienti", dice. Kobayashi. "E sfortunatamente, anche con l'aggiunta di questa seconda potenziale fonte di oro, questo calcolo è sbagliato".

È difficile determinare esattamente con quale frequenza minuscole stelle di neutroni, che sono resti molto densi di antiche supernove, si scontrano tra loro. Ma questo probabilmente non è molto comune. Gli scienziati lo hanno osservato solo una volta. Le stime mostrano che non si scontrano abbastanza spesso per produrre l'oro trovato. Queste le conclusioni della signora Kobayashi e i suoi colleghi, che hanno pubblicato a settembre 2020 su The Astrophysical Journal. Questi non sono i primi risultati di questo tipo da parte degli scienziati, ma il suo team ha raccolto una quantità record di dati di ricerca.

È interessante notare che gli autori spiegano in dettaglio la quantità di elementi più leggeri che si trovano nell'universo, come il carbonio ¹²C, e anche più pesante dell'oro, come l'uranio ²³⁸U. Nei loro modelli, le quantità di un elemento come lo stronzio possono essere spiegate dalla collisione di stelle di neutroni e l'europio dall'attività delle supernove magnetorotazionali. Questi erano gli elementi che gli scienziati avevano difficoltà a spiegare le proporzioni della loro presenza nello spazio, ma l'oro, o meglio, la sua quantità, è ancora un mistero.