Kuinka tähtitieteilijät avasivat avaruuslaitoksia tuottaakseen kultaa ja ydinpolttoainetta
Mitä ovat painovoima-aallot?
Kuten jo kirjoitimme, painovoima-aallot ovat avaruus-ajan väreilyä, joka tapahtuu, kun kaksi superdense-kehoa alkaa kiihtyä vierekkäin. Kuvittele venytetty kangas, jolle yksi teräskuula heitetään - se työntää kangasta hiukan. Jos laitamme toisen pallon sen viereen, se työntää myös kankaan. Mutta jos alamme siirtää palloja nopeasti spiraalissa, lähemmäksi toisiaan, niin "puristetut" paikat alkavat päällekkäin ja kangas menee aalloissa. Jotain vastaavaa tapahtuu avaruudessa.
Aallot heikentyvät voimakkaasti etäisyydellä lähteestä. Tästä seuraa, että niitä on yleensä erittäin vaikea havaita. Kahden supermassiivisen kappaleen keskinäinen kiihtyminen tapahtuu vasta ennen sulautumista. Ja mustat aukot sulautuvat harvoin. Neutronitähdet - toinen ehdokas sulautumisiin ja yritysostoihin - saattavat tehdä tämän useammin, mutta ne ovat kymmeniä kertoja kevyempiä. Eli on mahdollista "nähdä" tällainen tapahtuma vain paljon pienemmillä etäisyyksillä kuin mustien reikien kohdalla.
Kaikki ympärillä olevat ihmiset puhuvat painovoima-aalloista ja neutronitähteiden sulautumisesta
Neutronitähdet - kullan ja uraanin avaruus tehtaat
Mainosvideo:
Lisäksi tällaisten tähtien sulautumisen havaitseminen on erittäin tärkeää. Astrofysiikot ovat jo kauan laskeneet, että ilman tällaista prosessia ympäröivän maailmankaikkeuden kuva "ei kasva". Ota planeettamme tai aurinkokuntamme - meillä on suhteellisen suuria määriä kultaa, platinaa, iridiumia ja uraania. Tämä on hyödyllistä jalokivikauppiaille ja ydintutkijoille, mutta on täysin ristiriidassa kaikkien laskelmien kanssa siitä, kuinka tällaisten raskaiden elementtien tulisi muodostua. Auringon kaltaiset tähdet eivät melkein "tuota" mitään raskaampaa kuin hiili - niiden massa on liian pieni, paine myös keskellä on suhteellisen alhainen, ja tällaisten atomien ytimen fuusio tähtemme keskellä ei mene.
On myös supernoovia. Ne ovat massiivisia tähtiä, jotka räjähtää elämänsä lopussa. Mutta niiden ei pitäisi antaa liikaa raskaita elementtejä. Jos haluat saada paljon uraania tai kultaa, on välttämätöntä, että enemmän vapaita neutroneja "lentää" kevyemmän atomin ytimeen - ja erittäin nopeasti, koska muuten ydin rappeutuu, ennen kuin se kerää tarvittavan määrän neutroneja, joiden kanssa se voi olla olemassa pitkään. Ja prosessi rekrytoida neutroneja supernova-räjähdyksissä (s-prosessi), kuten onnea olisi, se on liian hidas.
Siksi ehdotettiin hypoteesia ns. R-prosesseille tai neutronien nopeaan keräämiseen atomiytimien avulla. Ongelmana on, että se tarvitsee paljon vapaita neutroneja atomien ympärillä. Paras ehdokas tähän on neutronitähti. Sen halkaisija on yleensä pienempi kuin keskimääräisen venäläisen kaupungin pituus, mutta sen massa on suurempi kuin auringon. Siksi aineella on hirviömäinen tiheys, ja gravitaatiokenttä on 200 miljardia kertaa vahvempi kuin Maan ja seitsemän miljardia kertaa vahvempi kuin Auringon pinnalla.
Mustat aukot sulautuvat harvoin
Tällaisesta painovoimasta atomit "tasoittavat" toisiaan, ja osa neutroneista "lentää" niistä. Jos kaksi neutronitähtää törmäävät, atomitumat alkavat aktiivisesti sekoittua neutronien kanssa valtavassa paineessa ja lämpötilassa. Ja juuri tätä tarvitaan kullan, platinan, uraanin ja muun cesiumin muodostumiseen. Uskotaan, että näin syntyi noin puolet kaikista meitä ympäröivistä rautaa raskaimmista elementeistä. Kyllä, kyllä, sormen vihkisormus kantaa ainetta neutronitähteiden parin sulautumisesta!
Painovoima-aallot ampujana. Teleskooppi kullankaivajana
Se oli loistava hypoteesi, mutta sillä oli haittapuoli - neutronitähdet ovat hyvin "tummia". Kun painovoima on 200 miljardia voimakkaampaa kuin Maan, fotoneilla on vaikea poistua pinnalta. Ne ovat käytännössä sukupuuttoon, niiden säteily näkyvällä alueella ei ole kovin voimakasta. Neutronitähtiä on vaikea nähdä satojen valovuosien ajan. Ja fuusioita ei tapahdu niin usein, ja suurin osa on melko kaukana. Ennen ensimmäisten gravitaatioaaltojen rekisteröintiä edellisenä vuonna oli erittäin vaikea löytää jälkiä tällaisesta tapahtumasta.
Tähtitieteilijät rekisteröivät 17. elokuuta 2017 avaruus-ajan vaihtelua, joka kesti 100 sekuntia. He epäilivät välittömästi, että se tapahtui, kun kaksi neutronitähteä lähestyi ja yhdistyi. Ensimmäistä kertaa on mahdollisuus todistaa vanhat hypoteesit!
Painovoima-aallot eivät kuitenkaan ole kaikkia. Kyllä, amerikkalaisen LIGO-ilmaisimen tallentama GW170817-aalto (rakennettiin muuten Neuvostoliitossa 1950-luvulla ehdotetun järjestelmän mukaan) osoitti, että tällä kertaa 1,1–1,6 aurinkomassan rungot sulautuivat yhteen. Mikä on liian pieni mustia reikiä varten. Mutta toisaalta, tämä on tarkalleen massaalue, jolla neutronitähteillä voi olla. Kuinka kuitenkin ymmärtää, muodostuiko siellä kultaa, uraania ja muita epäselvän alkuperän elementtejä?
Tätä varten käytettiin yli 70 observatorion ympäri maailmaa kaukoputket ja spektrometrit. He näkivät sekä gammasäteilyn raskaiden radioaktiivisten elementtien hajoamisesta että cesiumin, telluurin, platinan, kullan ja muiden elementtien spektrin jälkiä. Vielä tärkeämpää on, että he näkivät kilonovan salaman. Tämä on nimi "tuhannen uuden" tähden puhkeamiselle, joka on samalla heikompi kuin supernova. Tähän asti niitä on nähty vain kaukoputkien kautta. Ja vaikka oli ehdotuksia, että tämä on kahden neutronitähden fuusio, tätä oli mahdotonta tarkistaa ennen gravitaatioaallon GW170817 rekisteröintiä.
Tarvitaan enemmän kultaa, herrani
Raskasmetallien jälkien havaitseminen on hyvä. Mutta olisi paljon parempi tehdä niistä enemmän, ei rajoitu nykyiseen löytöyn. On hienoa, että nyt ihmiskunnalla on LIGO ja kyky etsiä edelleen kilonovaa gravitaatioaaltojen avulla.
Asia on, että kunnes ymmärrämme tällaisten fuusioiden taajuutta, on epäselvää, kuinka suuri osa raskasista elementeistä on alkanut neutronitähteistä. Sulautuma on lisäksi vaarallinen tapahtuma. Kun yksi hyperdense-objekti, jonka halkaisija on Permi, putoaa toiseen, raskaiden elementtien muodostumiseen liittyy voimakas gammasaalama. Astronomit ovat jo pitkään ottaneet esiin kysymyksen siitä, että tällainen tapahtuma gammasäteilystään voi steriloida maan. Ainakin jos se tapahtuu hyvin lähellä ja planeettamme on "keskittynyt" puhkeamiseen. Jotkut tutkijat uskovat, että näin on jo tapahtunut, minkä vuoksi planeetalla on tapahtunut joukko sukupuuttoja. Ymmärtääksesi kuinka vakava uhka on ja onko sitä tarpeen torjua, olisi hyvä idea ensin selvittää, kuinka usein tällaiset murhaavat "kultatehtaat" puhkeavat.
ALEXANDER BEREZIN