Astrofizikçiler, Kara Deliklerin Altın Üretebileceğini Belirtiyor

Evrenin, düşündüğümüzden daha fazla ağır elementler oluşturma yolu olabilir.

Altın, gümüş, toryum ve uranyum gibi metallerin oluşması, bir süpernova patlaması veya nötron yıldızları arasındaki çarpışma gibi enerjisel koşullar gerektirir.

Bununla birlikte, yeni bir makale, etrafındaki alandan toz ve gaz yutan aktif bir yeni kara deliğin bu metalleri oluşturabileceğini gösteriyor.

Bu alışılmadık ortamlarda, nötrinoların yüksek emisyon hızı, protonların nötronlara dönüşümünü daha kolaydır ve ağır elementler üreten süreç için gerekli ortam oluşur.

Almanya'daki GSI Helmholtz Ağır İyon Araştırmaları Merkezi'nden astrofizikçi Oliver Just, "Çalışmamızda, çok sayıda disk konfigürasyonu için nötron ve protonların dönüşüm oranlarını ilk kez ayrıntılı bilgisayar simülasyonları aracılığıyla sistematik olarak araştırdık ve belirli koşullar sağlandığı sürece disklerin nötronlar açısından çok zengin olduğunu bulduk” dedi.

Başlangıçta, Büyük Patlama'dan sonra etrafta dolaşan çok fazla element yoktu. Yıldızlar doğup çekirdeklerindeki atomlar parçalamaya başlayana kadar, Evren çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşuyordu.

Daha ağır elementlerin kaynaştığı, çarpışan nötron yıldızlarının patlamaları olayıdır. Patlamalar o kadar enerjiktir ki, kuvvetle çarpışan atomlar birbirlerinden nötronları yakalayabilir.

Buna hızlı nötron yakalama sürecinin çok hızlı olması gerekir. Böylece çekirdeğe daha fazla nötron eklenmeden önce radyoaktif bozunmanın gerçekleşmesine zaman kalmaz.

Bu nötron yakalama, yani R-sürecinin gerçekleşebileceği başka senaryolar olup olmadığı belli değil, ancak yeni doğan kara delikler bu alanda umut verici bir aday. Yani, iki nötron yıldızının birleşmesi ve bunların birleşik kütlesinin yeni oluşan nesneyi kara delik kategorisine sokması gerekiyor.

Büyük bir yıldızın çekirdeğinin kütleçekimsel çökerek yıldız kütleli bir kara deliğe dönüşmesi de bir başka olasılık olarak karşımıza çıkıyor.

Her iki durumda da bebek kara deliğinin yoğun, sıcak bir malzeme halkasıyla çevrili olduğu, kara deliğin etrafında döndüğü ve tıpkı bir kanalizasyona akan su gibi onu beslediği düşünülüyor. Bu ortamlarda, nötrinolar bol miktarda yayılır ve r-yakalama nükleosentezinin gerçekleşebileceği varsayılabilir.

Just ve meslektaşları, durumun gerçekten böyle olup olmadığını belirlemek için kapsamlı bir simülasyon seti gerçekleştirdi. Kara delik kütlesini ve dönüşünü ve etrafındaki malzemenin kütlesini ve farklı parametrelerin nötrinolar üzerindeki etkisini değiştirerek incelediler. Doğru koşullar oluştuğunda, bu ortamlarda r-proses nükleosentezinin gerçekleşebileceğini buldular.

Just, "Belirleyici faktör diskin toplam kütlesidir" dedi. “Disk ne kadar büyükse, nötrinoların emisyonu altında elektronların yakalanması yoluyla protonlardan daha sık nötronlar oluşur ve r-prosesi aracılığıyla ağır elementlerin sentezi için kullanılabilir. Ancak, diskin kütlesi çok yüksekse, ters reaksiyon aksi bir rol oynar, böylece daha fazla nötrino, diskten ayrılmadan önce nötronlar tarafından yeniden yakalanır. Bu nötronlar daha sonra tekrar protonlara dönüştürülür ve bu da r-sürecini engeller. " diye ekledi.

Ağır elementlerin en verimli şekilde üretildiği bu disk, Güneş kütlesinin yüzde 1 ila 10'u arasında bir disk kütlesidir. Bu aralıktaki disk kütleleriyle nötron yıldızı birleşmelerinin ağır element fabrikaları oluşturabileceği anlamına geliyor.

Bir sonraki adım, bir nötron yıldızı çarpışmasından yayılan ışığın, toplanma diskinin kütlesini hesaplamak için nasıl kullanılabileceğini belirlemek olacaktır.

Helmholtz Ağır İyon Araştırma Merkezi'den astrofizikçi Andreas Bauswein, "Bu veriler şu anda yetersiz. Ancak Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) gibi yeni nesil hızlandırıcılarla, bunları gelecekte benzeri görülmemiş bir doğrulukla ölçmek mümkün olacak" dedi.