لماذا يوجد الكثير من الذهب في الكون المعروف؟

يوجد الكثير من الذهب في الكون ، أو على الأقل في المنطقة التي نعيش فيها. ربما هذه ليست مشكلة ، لأننا نقدر الذهب كثيرًا. الشيء هو ، لا أحد يعرف من أين أتت. وهذا ما يثير اهتمام العلماء.

لأن الأرض كانت منصهرة وقت تشكلها ، من المحتمل أن يكون كل الذهب الموجود على كوكبنا في ذلك الوقت قد انغمس في قلب الكوكب. لذلك ، يُفترض أن معظم الذهب الموجود فيها قشرة الأرض وتم إحضار الوشاح إلى الأرض في وقت لاحق من خلال اصطدامات كويكب أثناء القصف الثقيل المتأخر ، منذ حوالي 4 مليارات سنة.

مثال رواسب الذهب في حوض ويتواترسراند في جنوب إفريقيا، أغنى مورد معروف ذهب على الأرض، يصف. ومع ذلك ، فإن هذا السيناريو حاليا موضع تساؤل. الصخور الحاملة للذهب في ويتواترسراند (1) تم تكديسها بين 700 و 950 مليون سنة قبل التأثير نيزك فريدفورت. على أي حال ، ربما كان تأثيرًا خارجيًا آخر. حتى لو افترضنا أن الذهب الذي نجده في الأصداف يأتي من الداخل ، فلا بد أنه جاء أيضًا من مكان ما بالداخل.

1. الصخور الحاملة للذهب في حوض ويتواترسراند في جنوب إفريقيا.

إذن من أين أتى كل ذهبنا وليس ذهبنا في الأصل؟ هناك العديد من النظريات الأخرى حول انفجارات المستعرات الأعظمية القوية لدرجة أن النجوم تنقلب عليها. لسوء الحظ ، حتى هذه الظواهر الغريبة لا تفسر المشكلة.

مما يعني أنه من المستحيل القيام بذلك ، على الرغم من أن الكيميائيين حاولوا منذ سنوات عديدة. يحصل معدن لامعيجب ربط تسعة وسبعين بروتونًا و 90 إلى 126 نيوترونًا معًا لتكوين نواة ذرية موحدة. هذا . مثل هذا الاندماج لا يحدث في كثير من الأحيان بما يكفي ، أو على الأقل ليس في جوارنا الكوني المباشر ، لتفسيره. ثروة هائلة من الذهبالتي نجدها على الأرض وفي. أظهر بحث جديد أن أكثر النظريات شيوعًا عن أصل الذهب ، أي لا تقدم تصادمات النجوم النيوترونية (2) إجابة شاملة على السؤال المتعلق بمحتواها.

الذهب سوف يسقط في الثقب الأسود

الآن من المعروف أن أثقل العناصر تشكلت عندما تلتقط نوى الذرات في النجوم جزيئات تسمى النيوترونات. بالنسبة لمعظم النجوم القديمة ، بما في ذلك تلك الموجودة في المجرات القزمة من هذه الدراسة ، فإن العملية سريعة وبالتالي تسمى "عملية r" ، حيث تشير كلمة "r" إلى "سريع". هناك مكانان محددان حيث تتم العملية نظريًا. أول تركيز محتمل هو انفجار مستعر أعظم يخلق مجالات مغناطيسية كبيرة - مستعر أعظم مغناطيسي. والثاني هو الانضمام أو الاصطدام اثنين من النجوم النيوترونية.

مشاهدة الإنتاج العناصر الثقيلة في المجرات بشكل عام ، درس العلماء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا العديد من الدراسات في السنوات الأخيرة أقرب المجرات القزمة من تلسكوب كيك يقع في ماونا كيا ، هاواي. لقد أرادوا معرفة متى وكيف تشكلت أثقل العناصر في المجرات. تقدم نتائج هذه الدراسات دليلاً جديدًا على الأطروحة القائلة بأن المصادر المهيمنة للعمليات في المجرات القزمة تنشأ على نطاقات زمنية طويلة نسبيًا. هذا يعني أن العناصر الثقيلة تم إنشاؤها لاحقًا في تاريخ الكون. نظرًا لأن المستعرات الأعظمية المغناطيسية تعتبر ظاهرة للكون السابق ، فإن التأخر في إنتاج العناصر الثقيلة يشير إلى اصطدام النجوم النيوترونية كمصدر رئيسي لها.

العلامات الطيفية للعناصر الثقيلة، بما في ذلك الذهب ، لوحظت في أغسطس 2017 بواسطة المراصد الكهرومغناطيسية في حدث اندماج النجوم النيوترونية GW170817 بعد تأكيد الحدث على أنه اندماج نجم نيوتروني. تشير النماذج الفيزيائية الفلكية الحالية إلى أن حدث اندماج واحد للنجم النيوتروني يولد ما بين 3 و 13 كتلة من الذهب. أكثر من كل الذهب الموجود على الأرض.

تصادمات النجوم النيوترونية تخلق الذهب، لأنها تجمع بين البروتونات والنيوترونات في نوى ذرية ، ثم تقذف النوى الثقيلة الناتجة إلى الفراغ. يمكن أن تحدث عمليات مماثلة ، والتي توفر بالإضافة إلى ذلك الكمية المطلوبة من الذهب ، أثناء انفجارات المستعر الأعظم. قال شياكي كوباياشي (3) ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة هيرتفوردشاير في المملكة المتحدة والمؤلف الرئيسي لآخر دراسة حول هذا الموضوع ، لـ LiveScience: "لكن النجوم الضخمة بما يكفي لإنتاج الذهب في مثل هذا الثوران البركاني تتحول إلى ثقوب سوداء". لذلك ، في المستعر الأعظم العادي ، الذهب ، حتى لو تشكل ، يتم امتصاصه في الثقب الأسود.

3. شياكي كوباياشي من جامعة هيرتفوردشاير

ماذا عن تلك المستعرات الأعظمية الغريبة؟ هذا النوع من انفجار النجوم ، ما يسمى ب المستعر الأعظم المغناطيسية، وهو مستعر أعظم نادر جدا. النجم المحتضر يدور فيها بسرعة كبيرة وهو محاط بها مجال مغناطيسي قويأنه انقلب من تلقاء نفسه عندما انفجر. عندما تموت ، يطلق النجم نفاثات من المادة البيضاء الساخنة في الفضاء. نظرًا لأن النجم انقلب من الداخل إلى الخارج ، فإن نفاثاته مليئة بالنوى الذهبية. حتى الآن ، تعتبر النجوم التي تشكل الذهب ظاهرة نادرة. والأندر من ذلك هو أن النجوم تصنع الذهب وتطلقه في الفضاء.

ومع ذلك ، وفقًا للباحثين ، حتى اصطدام النجوم النيوترونية والمستعرات الأعظمية المغناطيسية لا يفسر من أين أتت هذه الوفرة من الذهب على كوكبنا. يقول: "عمليات اندماج النجوم النيوترونية ليست كافية". كوباياشي. "ولسوء الحظ ، حتى مع إضافة هذا المصدر الثاني المحتمل للذهب ، فإن هذا الحساب خاطئ."

من الصعب تحديد عدد المرات بالضبط النجوم النيوترونية الصغيرة، وهي بقايا كثيفة جدًا من المستعرات الأعظمية القديمة ، تتصادم مع بعضها البعض. لكن ربما هذا ليس شائعًا جدًا. لاحظ العلماء هذا مرة واحدة فقط. تشير التقديرات إلى أنها لا تصطدم كثيرًا بما يكفي لإنتاج الذهب الموجود. هذه هي استنتاجات السيدة كوباياشي وزملاؤه ، التي نشروها في سبتمبر 2020 في مجلة الفيزياء الفلكية. هذه ليست النتائج الأولى التي توصل إليها العلماء ، لكن فريقه جمع كمية قياسية من البيانات البحثية.

ومن المثير للاهتمام أن المؤلفين شرحوا بشيء من التفصيل كمية العناصر الأخف الموجودة في الكون، مثل الكربون ¹²ج ، وأيضا أثقل من الذهب مثل اليورانيوم ²³⁸U. في نماذجهم ، يمكن تفسير كميات عنصر مثل السترونتيوم من خلال اصطدام النجوم النيوترونية ، والأوروبيوم من خلال نشاط المستعرات الأعظمية المغناطيسية. كانت هذه هي العناصر التي اعتاد العلماء أن يجدوا صعوبة في تفسير نسب حدوثها في الفضاء ، لكن الذهب ، أو بالأحرى كميته ، لا يزال لغزا.