Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Nghiên cứu mới cho thấy hầu hết các kim loại nặng của Trái đất được phun ra từ một vụ nổ sao bị bỏ qua phần lớn được gọi là vụ nổ.
Trong một phát hiện có thể lật đổ sự hiểu biết của chúng ta về việc các nguyên tố nặng của Trái đất như vàng và bạch kim đến từ đâu, nghiên cứu mới của nhà vật lý Đại học Guelph cho thấy hầu hết chúng được phun ra từ một vụ nổ sao bị bỏ qua phần lớn trong không gian và thời gian từ hành tinh của chúng ta.
Giáo sư vật lý Daniel Siegel cho biết, khoảng 80% các nguyên tố nặng trong vũ trụ có khả năng hình thành trong các vụ sụp đổ, một dạng vụ nổ siêu tân tinh hiếm nhưng giàu nguyên tố nặng từ sự sụp đổ lực hấp dẫn của những ngôi sao lớn, to lớn thường nặng gấp 30 lần mặt trời của chúng ta. .
Phát hiện đó đã đảo ngược niềm tin được tổ chức rộng rãi rằng các nguyên tố này chủ yếu đến từ sự va chạm giữa các sao neutron hoặc giữa một sao neutron và lỗ đen, Siegel nói.
Bài báo của ông là đồng tác giả với các đồng nghiệp của Đại học Columbia xuất hiện ngày hôm nay trên tạp chí Nature.
Sử dụng siêu máy tính, bộ ba đã mô phỏng động lực học của các ngôi sao, hoặc những ngôi sao cũ có trọng lực khiến chúng nổ tung và tạo thành các lỗ đen.
Theo mô hình của họ, các khối sụp đổ lớn, nhanh chóng đẩy ra các nguyên tố nặng có số lượng và phân bố là “tương tự đáng kinh ngạc với những gì chúng ta quan sát được trong hệ mặt trời của chúng ta”, Siegel nói. Ông đã gia nhập U của G trong tháng này và cũng được bổ nhiệm vào Viện Vật lý lý thuyết Perimet, ở Waterloo, Ont.
Hầu hết các nguyên tố được tìm thấy trong tự nhiên được tạo ra trong các phản ứng hạt nhân ở các ngôi sao và cuối cùng bị trục xuất trong các vụ nổ sao khổng lồ.
Các nguyên tố nặng được tìm thấy trên Trái đất và các nơi khác trong vũ trụ từ các vụ nổ từ lâu, từ vàng và bạch kim, đến uranium và plutonium được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân, đến các nguyên tố hóa học kỳ lạ hơn như neodymium được tìm thấy trong các mặt hàng tiêu dùng như điện tử.
Cho đến thời điểm hiện tại, các nhà khoa học nghĩ rằng các nguyên tố này đã được nấu chín chủ yếu trong các vụ nổ sao liên quan đến sao neutron hoặc lỗ đen, như trong một vụ va chạm của hai ngôi sao neutron được quan sát bởi các máy dò trái đất tạo ra các tiêu đề vào năm 2017.
Trớ trêu thay, Siegel nói, nhóm của ông bắt đầu làm việc để hiểu được tính chất vật lý của sự hợp nhất đó trước khi các mô phỏng của họ chỉ về phía sụp đổ như một buồng sinh nguyên tố nặng. “Nghiên cứu của chúng tôi về việc sáp nhập sao neutron đã khiến chúng tôi tin rằng sự ra đời của các lỗ đen trong một loại vụ nổ sao rất khác có thể tạo ra nhiều vàng hơn cả sáp nhập sao neutron.”
Những gì sụp đổ thiếu tần số, họ bù đắp trong thế hệ của các yếu tố nặng, Siegel nói. Collapsar cũng tạo ra các tia gamma cực mạnh.
“80% các nguyên tố nặng mà chúng ta thấy nên đến từ các vụ sụp đổ. Collapsar khá hiếm khi xảy ra siêu tân tinh, thậm chí còn hiếm hơn so với các vụ sáp nhập sao neutron – nhưng lượng vật chất mà chúng phóng vào không gian cao hơn nhiều so với neutron sáp nhập sao. “
Bây giờ nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ thấy mô hình lý thuyết của nó được xác nhận bằng các quan sát. Siegel cho biết các thiết bị hồng ngoại như trên Kính viễn vọng Không gian James Webb, được thiết lập để phóng vào năm 2021, có thể phát hiện ra bức xạ phát ra chỉ vào các nguyên tố nặng từ một vụ sụp đổ trong một thiên hà xa xôi.
“Đó sẽ là một chữ ký rõ ràng”, ông nói và thêm rằng các nhà thiên văn học cũng có thể phát hiện bằng chứng về sự sụp đổ bằng cách xem xét số lượng và phân phối các nguyên tố nặng trong các ngôi sao khác trên dải ngân hà của chúng ta.
Siegel cho biết nghiên cứu này có thể mang lại manh mối về cách thức thiên hà của chúng ta bắt đầu.
“Cố gắng tìm hiểu xem các nguyên tố nặng đến từ đâu có thể giúp chúng ta hiểu cách thức thiên hà được tập hợp hóa học và cách thức thiên hà hình thành. Điều này thực sự có thể giúp giải quyết một số câu hỏi lớn trong vũ trụ học vì các nguyên tố nặng là một chất đánh dấu tốt.”
Năm nay là năm kỷ niệm 150 năm Dmitri Mendeleev tạo ra bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Kể từ đó, các nhà khoa học đã thêm nhiều yếu tố vào bảng tuần hoàn, một phần chính của sách giáo khoa và lớp học trên toàn thế giới.
Nói đến nhà hóa học người Nga, Siegel nói: “Chúng tôi biết thêm nhiều yếu tố mà anh ấy đã không làm. Điều thú vị và đáng ngạc nhiên là, sau 150 năm nghiên cứu các khối xây dựng cơ bản của tự nhiên, chúng tôi vẫn không hiểu lắm về vũ trụ tạo ra một phần lớn các yếu tố trong bảng tuần hoàn. “
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Guelph . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :