จำเป็นต้องมีการควบรวมกิจการของดาวนิวตรอนเพื่ออธิบายความอุดมสมบูรณ์ของทองคำหรือไม่?


28

รายการข่าวเอ็นพีอาร์นักดาราศาสตร์ตีทองคำแรงโน้มถ่วงในการชนกันของนิวตรอนดาวกล่าวถึงและคำพูด " แดเนียล Kasenนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์:"

เขาใช้เวลายามดึกในการดูข้อมูลเข้ามาและบอกว่าดาวที่ปะทะกันก่อตัวเป็นก้อนเมฆขนาดใหญ่

“ เศษขยะนั้นเป็นของแปลก ๆ มันเป็นทองคำและทองคำขาว แต่มันปะปนกับสิ่งที่คุณเรียกว่าเป็นกัมมันตภาพรังสีปกติและมีก้อนขยะกัมมันตภาพรังสีขนาดใหญ่ที่เพิ่งเริ่มพุ่งออกมาจากบริเวณที่ควบรวมกัน "มันเริ่มต้นเล็ก ๆ ประมาณขนาดของเมืองเล็ก ๆ แต่มันเคลื่อนที่เร็วมาก - หนึ่งในสิบของความเร็วแสง - หลังจากนั้นหนึ่งวันก็มีเมฆขนาดเท่ากับระบบสุริยะ"

จากการคาดการณ์ของเขาการชนดาวนิวตรอนนี้ทำให้เกิดมวลทองคำประมาณ 200 เท่าของโลกและอาจจะมีมวลของธาตุทองคำประมาณ 500 ดวง “ มันเป็นจำนวนมหาศาลบนเกล็ดของมนุษย์” Kasen กล่าว เขาเองมีแหวนแต่งงานทองคำขาวและตั้งข้อสังเกตว่า "มันบ้าที่จะคิดว่าสิ่งเหล่านี้ดูไกลและแปลกใหม่จริง ๆ ส่งผลกระทบต่อโลกและเราในรูปแบบที่เป็นส่วนตัว"

การรวมตัวกันของไบนารีดาวนิวตรอนมีความจำเป็นในการอธิบายองค์ประกอบที่หนักเช่นทองคำและทองคำขาวหรือว่าเป็นเพียงรายการเล็ก ๆ น้อย ๆ หรือไม่? ดาวนิวตรอนไบนารีสำคัญอย่างไรสำหรับความอุดมสมบูรณ์ของธาตุหนักเช่นทองคำ มีกระดาษพิเศษหรือน่าสนใจที่ฉันสามารถอ่านเกี่ยวกับเรื่องนี้?

ฉันได้อ่านคำตอบนี้แล้วแต่ฉันกำลังมองหาคำอธิบายที่ดีขึ้นเกี่ยวกับความต้องการการควบรวมกิจการแบบนี้เพื่ออธิบายความอุดมสมบูรณ์ ฉันค่อนข้างแน่ใจว่าไม่มีสิ่งใดในเหตุการณ์รังสีแกมมาที่สังเกตเห็นซึ่งแสดงเส้นสเปกตรัมของทองคำหรือองค์ประกอบหนักที่สามารถระบุตัวตนได้ (เนื่องจากการขยาย doppler ที่เหลือเชื่อ) ดังนั้นการเชื่อมต่อต้องมาจากการจำลอง

คำตอบ:


48

การสร้างองค์ประกอบที่อุดมด้วยนิวตรอนที่หนักมากเช่นทองคำและแพลตตินัมจำเป็นต้องมีการจับนิวตรอนอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้จะเกิดขึ้นในสภาวะที่หนาแน่นและระเบิดได้เท่านั้นซึ่งความหนาแน่นของนิวตรอนอิสระมีขนาดใหญ่ เป็นเวลานาน ๆ ที่ทฤษฎีและสถานที่แข่งขันสำหรับกระบวนการ r นั้นอยู่ในซูเปอร์โนวาแกนกลางยุบตัวและในระหว่างการรวมตัวของดาวนิวตรอน

ความเข้าใจของฉันคือว่ามันกลายเป็นเรื่องยากมากขึ้นสำหรับซุปเปอร์โนวาในการผลิต (ในแบบจำลองเชิงทฤษฎี) องค์ประกอบ r-process ที่เพียงพอเพื่อให้ตรงกับทั้งปริมาณและอัตราส่วนความอุดมสมบูรณ์โดยละเอียดขององค์ประกอบ r-process ในระบบสุริยะ (ดูตัวอย่างWanajo et al. 2011 ; Arcones & Thielmann 2012 ) เงื่อนไขที่ต้องการโดยเฉพาะอย่างยิ่งสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยนิวตรอนมากในลมที่ขับเคลื่อนด้วยนิวตรอนนั้นไม่ได้เกิดขึ้นหากปราศจากการปรับแต่งพารามิเตอร์อย่างละเอียด (ดูด้านล่าง)

แบบจำลองที่เรียกใช้การรวมตัวของดาวนิวตรอนนั้นมีความแข็งแกร่งมากกว่าความไม่แน่นอนทางทฤษฎีและประสบความสำเร็จในการผลิตองค์ประกอบกระบวนการ r เครื่องหมายคำถามดูเหมือนจะอยู่เหนือความถี่ของพวกเขาในช่วงเวลาต่าง ๆ ในวิวัฒนาการของกาแลคซีเท่านั้น

การประกาศของ GW170817 ทำให้เป็นไปได้ทั้งหมด การควบรวมกิจการของดาวนิวตรอนได้รับการเห็น พฤติกรรมของการปล่อยแสงและอินฟราเรดหลังจากเหตุการณ์ตรงกับความคาดหวังของการรวมดาวนิวตรอนเข้าด้วยกัน (เช่นPian et al. 2017 ; Tanvir et al. 2017 ) สิ่งที่น่าสังเกตอย่างยิ่งคือความทึบแสงกำลังพัฒนาและจางหายไปในสีน้ำเงินและมองเห็นได้ด้วยคลื่นความถี่ที่ถูกครอบงำโดยอินฟราเรดที่มีคุณสมบัติสเปกตรัมกว้าง นี่คือความคาดหวังสำหรับการขยายตัวของวัสดุที่ปนเปื้อนอย่างมากจากการปรากฏตัวของแลนทาไนด์และองค์ประกอบกระบวนการอื่น ๆ ( Chornock et al. 2017 ) ข้อตกลงที่สมเหตุสมผลระหว่างการสังเกตและแบบจำลองแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบ r-process จำนวนมากถูกสร้างขึ้นในการระเบิด

การเดินทางจากที่นั่นไปยังการอ้างสิทธิ์ว่าต้นกำเนิดของทองคำได้รับการแก้ไข (ตามที่อ้างสิทธิ์ในการแถลงข่าว) เป็นขั้นตอนที่ไกลเกินไป ปริมาณของวัสดุกระบวนการผลิตที่มีความไม่แน่นอนมากและขึ้นอยู่กับรุ่น อัตราการควบรวมนั้น จำกัด เฉพาะเกี่ยวกับลำดับความสำคัญในเอกภพท้องถิ่นและไม่ได้วัด / รู้จักในเอกภพยุคแรก สิ่งที่อาจกล่าวได้คือช่องทางสำหรับการผลิต r-process นี้ได้รับการสังเกตโดยตรงและต้องนำมาพิจารณาด้วย

ในทางกลับกันการผลิตกระบวนการ r- โดยช่องซูเปอร์โนวายังไม่ได้ตัดออก อย่างน้อยการจำลองสถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการหมุนและสนามแม่เหล็กยังคงเป็น "ในเกม" (เช่นNishimura et al. 2016 ) อาจเป็นได้ว่าการปรากฏตัวของวัสดุ r-process ที่มีความสำคัญในดาวฤกษ์ที่ยากจนมาก ๆ ในโลหะต้องมีช่องทางซูเปอร์โนวาเนื่องจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนต้องใช้เวลาพอสมควรในการเกิดขึ้น (เช่นCescutti et al. 2015 ; Cote et al. 2017 ) .

ภาพรวมยังคงไม่แน่นอน บทวิจารณ์โดยSiegel (2019)สรุปว่าแบบที่ดีที่สุดสำหรับหลักฐานที่มีอยู่คือบางประเภทของการยุบตัวของซุปเปอร์โนวาแกนกลางที่หายาก (รู้จักกันในชื่อ "collapsars") ยังคงเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการอธิบายองค์ประกอบกระบวนการทางช้างเผือก หลักฐานหลักสำหรับเรื่องนี้คือการปรากฏตัวของการปรับปรุง Europium (องค์ประกอบ r-process) ในดาวรัศมีที่เก่ามากบางแห่งและแนวโน้มทั่วไปของการลดลงของ Eu / Fe เมื่อมี Fe เพิ่มขึ้นแนะนำไซต์การผลิตที่มีองค์ประกอบคล้ายอัลฟาสำหรับ r - ประมวลผล - เช่นซุปเปอร์โนวา


8
นี่คืออัญมณีที่แท้จริงของคำตอบ! ฉันขอขอบคุณที่คุณสละเวลาอธิบายหลักการพื้นฐาน ด้วยนิวตรอนมากกว่าโปรตอนเกือบ 50% มันเป็นเรื่องยากมากที่จะเข้าถึงมวลเหล่านี้โดยไม่ต้องมีนิวตรอนที่ไม่ได้ผูกไว้มากมาย ฉันจะให้การอ้างอิงที่ดีในการอ่านเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณลักษณะที่คล้ายกับการดูดซึม IR / กว้างที่กล่าวถึงใน Pian และคณะ 2017. ขอบคุณสำหรับลิงค์!
uhoh

ผมเคยยกมาให้คุณที่นี่
uhoh
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.