Warum gibt es im bekannten Universum so viel Gold?

Es gibt zu viel Gold im Universum oder zumindest in der Gegend, in der wir leben. Vielleicht ist das kein Problem, weil wir Gold sehr schätzen. Die Sache ist, niemand weiß, woher es kam. Und das fasziniert Wissenschaftler.

Da die Erde zum Zeitpunkt ihrer Entstehung geschmolzen war, Fast das gesamte Gold auf unserem Planeten stürzte damals wahrscheinlich in den Kern des Planeten. Daher wird davon ausgegangen, dass das meiste Gold in Erdkruste und der Mantel wurde später durch Asteroideneinschläge während des späten schweren Bombardements vor etwa 4 Milliarden Jahren auf die Erde gebracht.

Kein Beispiel Goldvorkommen im Witwatersrand-Becken in Südafrika, die reichste bekannte Ressource Gold auf Erden, Attribut. Dieses Szenario wird derzeit jedoch in Frage gestellt. Goldhaltige Felsen des Witwatersrand (1) wurden zwischen 700 und 950 Millionen Jahren vor dem Einschlag gestapelt der Vredefort-Meteorit. In jedem Fall war es wahrscheinlich ein weiterer äußerer Einfluss. Auch wenn wir davon ausgehen, dass das Gold, das wir in den Muscheln finden, von innen kommt, muss es auch von irgendwo innen gekommen sein.

1. Goldhaltiges Gestein des Witwatersrand-Beckens in Südafrika.

Woher kam also all unser Gold und nicht unseres ursprünglich? Es gibt mehrere andere Theorien über Supernova-Explosionen, die so stark sind, dass Sterne umstürzen. Leider erklären selbst solche seltsamen Phänomene das Problem nicht.

was bedeutet, dass es unmöglich ist, obwohl die Alchemisten es vor vielen Jahren versucht haben. Erhalten glänzendes Metall90 Protonen und 126 bis XNUMX Neutronen müssen zu einem einheitlichen Atomkern zusammengebunden werden. Das . Eine solche Verschmelzung kommt nicht oft genug vor, oder zumindest nicht in unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft, um sie zu erklären. gigantischer Reichtum an Golddie wir auf der Erde und in ihr finden. Neue Forschungen haben gezeigt, dass die gängigsten Theorien über die Herkunft von Gold, d.h. Kollisionen von Neutronensternen (2) geben ebenfalls keine erschöpfende Antwort auf die Frage nach ihrem Inhalt.

Gold wird in das schwarze Loch fallen

Nun ist das bekannt die schwersten Elemente gebildet, wenn die Atomkerne in Sternen genannt Moleküle einfangen Neutronen. Für die meisten alten Sterne, einschließlich der in Zwerggalaxien Aus dieser Studie geht hervor, dass der Prozess schnell ist und daher als "R-Prozess" bezeichnet wird, wobei "r" für "schnell" steht. Es gibt zwei ausgewiesene Orte, an denen der Prozess theoretisch stattfindet. Der erste potenzielle Fokus ist eine Supernova-Explosion, die große Magnetfelder erzeugt – eine Magnetorotations-Supernova. Die zweite ist das Verbinden oder Kollidieren zwei Neutronensterne.

Produktion ansehen Schwere Elemente in Galaxien Im Allgemeinen haben Wissenschaftler des California Institute of Technology in den letzten Jahren mehrere untersucht nächsten Zwerggalaxien aus Keck-Teleskop befindet sich auf Mauna Kea, Hawaii. Sie wollten sehen, wann und wie die schwersten Elemente in Galaxien entstanden sind. Die Ergebnisse dieser Studien liefern neue Belege für die These, dass die dominanten Quellen von Prozessen in Zwerggalaxien auf relativ langen Zeitskalen entstehen. Das bedeutet, dass schwere Elemente später in der Geschichte des Universums entstanden sind. Da Magnetorotations-Supernovae als Phänomen des früheren Universums angesehen werden, deutet die Verzögerung bei der Produktion schwerer Elemente auf Neutronensternkollisionen als Hauptquelle hin.

Spektroskopische Zeichen schwerer Elemente, einschließlich Gold, wurden im August 2017 von elektromagnetischen Observatorien beim Neutronenstern-Verschmelzungsereignis GW170817 beobachtet, nachdem das Ereignis als Neutronenstern-Verschmelzung bestätigt wurde. Aktuelle astrophysikalische Modelle deuten darauf hin, dass ein einzelnes Neutronenstern-Verschmelzungsereignis zwischen 3 und 13 Massen Gold erzeugt. mehr als alles Gold auf Erden.

Kollisionen von Neutronensternen erzeugen Gold, weil sie Protonen und Neutronen zu Atomkernen kombinieren und dann die resultierenden schweren Kerne in sie ausstoßen Platz. Ähnliche Prozesse, die zusätzlich die benötigte Goldmenge liefern würden, könnten bei Supernova-Explosionen ablaufen. „Aber Sterne, die massiv genug sind, um bei einem solchen Ausbruch Gold zu produzieren, verwandeln sich in Schwarze Löcher“, sagte Chiaki Kobayashi (3), ein Astrophysiker an der Universität von Hertfordshire im Vereinigten Königreich und Hauptautor der neuesten Studie zu diesem Thema, gegenüber LiveScience. Bei einer gewöhnlichen Supernova wird also Gold, selbst wenn es gebildet wird, in das Schwarze Loch gesaugt.

3. Chiaki Kobayashi von der Universität Hertfordshire

Was ist mit diesen seltsamen Supernovas? Diese Art der Sternexplosion, die sog supernova magnetorotation, eine sehr seltene Supernova. sterbender Stern er dreht sich so schnell darin und ist davon umgeben starkes Magnetfelddass es sich bei der Explosion von selbst überrollte. Wenn er stirbt, setzt der Stern heiße weiße Materiestrahlen in den Weltraum frei. Da der Stern von innen nach außen gestülpt ist, sind seine Strahlen voller goldener Kerne. Noch heute sind die Sterne, aus denen Gold besteht, ein seltenes Phänomen. Noch seltener sind Sterne, die Gold erschaffen und ins All schießen.

Doch selbst die Kollision von Neutronensternen und magnetorotatorischen Supernovae erklärt den Forschern zufolge nicht, woher so viel Gold auf unserem Planeten kommt. „Verschmelzungen von Neutronensternen reichen nicht aus“, sagt er. Kobayashi. „Und leider ist diese Berechnung selbst mit der Hinzufügung dieser zweiten potenziellen Goldquelle falsch.“

Es ist schwierig, genau zu bestimmen, wie oft winzige Neutronensterne, die sehr dichte Überreste antiker Supernovae sind, kollidieren miteinander. Aber das ist wahrscheinlich nicht sehr verbreitet. Wissenschaftler haben dies nur einmal beobachtet. Schätzungen zufolge kollidieren sie nicht oft genug, um das gefundene Gold zu produzieren. Das sind die Schlussfolgerungen der Dame Kobayashi und seinen Kollegen, die sie im September 2020 in The Astrophysical Journal veröffentlichten. Dies sind nicht die ersten derartigen Erkenntnisse von Wissenschaftlern, aber sein Team hat eine Rekordmenge an Forschungsdaten gesammelt.

Interessanterweise erklären die Autoren ausführlich die Menge an leichteren Elementen im Universum, wie Kohlenstoff ¹²C, und auch schwerer als Gold, wie Uran ²³⁸U. In ihren Modellen können die Mengen eines solchen Elements wie Strontium durch die Kollision von Neutronensternen und Europium durch die Aktivität von Magnetorotations-Supernovae erklärt werden. Dies waren die Elemente, bei denen Wissenschaftler früher Schwierigkeiten hatten, die Proportionen ihres Vorkommens im Weltraum zu erklären, aber Gold, oder besser gesagt, seine Menge, ist immer noch ein Rätsel.