طلای جهان از کجا آمده است؟

به گزارش گروه وب گردی خبرگزاری صدا و سیما؛ پیشتر محققان اعتقاد داشتند که طلای موجود در جهان حاصل برخورد ستاره‌های نوترونی است، اما گروهی از پژوهشگران در یک تحقیق جدید این نظریه را رد کردند.
برای ساختن این فلز درخشان باید ۷۹ پروتون و ۱۱۸ نوترون را به هم متصل کنید تا یک هسته اتمی واحد تشکیل شود. این واکنش، یک واکنش شدید همجوشی هسته‌ای است، اما چنین همجوشی شدیدی به دفعات کافی اتفاق نمی‌افتد، حداقل نه در نزدیکی ما و سایر نقاط منظومه شمسی.

یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که اصلی‌ترین نظریه به وجود آمدن طلا یعنی برخورد بین ستاره‌های نوترونی، نمی‌تواند فراوانی طلا را توجیح کند. پس طلا از کجا می‌آید؟

در این میان احتمالات دیگری نیز وجود دارد، از جمله انفجار‌های شدید ابرنواختر‌ها که می‌توانند یک ستاره را زیر و رو کنند. این مطالعه نشان می‌دهد که حتی چنین پدیده‌های عجیب و غریب هم نمی‌توانند چگونگی پدید آمدن طلا را در مقیاس محلی توضیح دهند.

برخورد ستاره‌های نوترونی سبب درهم شکستن پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته‌های اتمی شده و طلا می‌سازد، پس از آن هسته‌های سنگین تازه بهم پیوسته در فضا پرت می‌شوند. کیاکی کوبایاشی (Chiaki Kobayashi) اخترفیزیکدان دانشگاه هرتفوردشایر انگلستان و نویسنده اصلی این مطالعه جدید می‌گوید: ابرنواختر‌های معمولی نمی‌توانند فراوانی طلا را در جهان توضیح دهند، زیرا این ستاره‌ها به اندازه‌ای عظیم هستند که قبل از مرگ طلا را ساخته (البته این اتفاق نادر است) و با انفجار به سیاهچاله تبدیل می‌شوند. در یک ابرنواختر معمولی، طلای تولید شده به داخل سیاه‌چاله کشیده می‌شود؛ بنابراین در مورد ابرنواختر‌های عجیب و غریب، چرخاننده ستاره‌ها چه می‌توان گفت؟ کوبایاشی درباره این مسئله می‌گوید: این نوع انفجار ستاره، اصطلاحاً ابرنواختر مغناطیسی-دورانی (magneto-rotational supernova) نامیده می‌شود و یک ابرنواختر بسیار نادر است که با سرعت زیادی می‌چرخد.

در ابرنواختر مغناطیسی-دورانی یک ستاره در حال مرگ آنقدر سریع می‌چرخد که توسط میدان‌های مغناطیسی شدید در هم می‌پیچد و سپس با انفجار از داخل زیر و رو می‌شود. این ستاره‌ها با مرگ خود جت‌های سفید و داغی از ماده را به فضا پرتاب می‌کنند. از آنجایی که داخل این ستاره زیر و رو شده، جت‌های آن پر از اتم‌های طلا است.

کوبایاشی و همکارانش در این مطالعه دریافتند که حتی ستاره‌های نوترونی همراه با ابرنواختر‌های مغناطیسی-دورانی نیز نمی‌توانند فراوانی ذخایر طلای زمین را توضیح دهند.

مطالعات گذشته بیان می‌کرد که برخورد ستاره‌های نوترونی طلا آزاد می‌کند، اما این مطالعات نادر بودن این نوع برخورد‌ها را به حساب نمی‌آورد. تخمین دقیق اینکه ستاره‌های نوترونی کوچک چند بار با هم برخورد می‌کنند دشوار است. اما مطمئناً خیلی معمول نیست؛ دانشمندان تاکنون فقط یک بار چنین اتفاقی را مشاهده کرده‌اند. کوبایاشی و همکارانش دریافتند، حتی تخمین‌های تقریبی نشان می‌دهد که آن‌ها به اندازه کافی با هم برخورد نمی‌کنند تا تمام طلای موجود در منظومه شمسی را تولید کنند.

یان رودرر (Ian Roederer) اخترفیزیکدان دانشگاه میشیگان که رد عناصر نادر را در ستاره‌های دور دنبال می‌کند، گفت: این مقاله اولین تحقیقی نیست که نشان می‌دهد برخورد ستاره‌های نوترونی برای توضیح فراوانی طلا کافی نیست. اما یک مزیت بزرگ دارد و آن اینست که کامل و بی نقص است. این محققان مقدار بسیار زیادی داده را جمع آوری کرده و بوسیله آن نحوه تکامل و تولید مواد شیمیایی جدید را در کهکشان مدلسازی کرده‌اند.

به عنوان مثال در مدلسازی آن‌ها برخورد ستاره‌های نوترونی، عنصر استرونتیوم (Strontium) تولید می‌کند که با مشاهدات مستقیم استرونتیوم در فضا مطابقت دارد. همچنین مدل ابرنواختر مغناطیسی-دورانی این تحقیق وجود یوروپیوم (Europium) را توضیح داد، توضیح این عنصر در گذشته بسیار مشکل بود. اما منشأ طلا همچنان بدون پاسخ باقی مانده است.