Астрофизики узнали, как во Вселенной появляется золото

Как оказалось, золото в наших любимых украшениях может быть остатком от первой трапезы новорожденной черной дыры.

Тяжелые элементы, такие как золото, платина и уран, могут образовываться в коллапсарах - быстро вращающихся массивных звездах, которые превращаются в черные дыры после взрыва сверхновой. В аккреционном диске, образующемся вокруг новой черной дыры, создаются условия, необходимые для астрономической алхимии.

К такому выводу пришли ученые в ходе нового исследования, результаты которого были опубликованы в журнале Nature.

«Черные дыры в этих экстремальных условиях - суетливые пожиратели», - говорит соавтор исследования астрофизик Брайан Метцгер из Колумбийского университета. Компьютерное моделирование показало, что за один раз они могут проглотить огромное количество материи, а то, что остается, сдувается ветром, богатым нейтронами - как раз подходящие условия для создания тяжелых элементов.

Астрономы долго ломали голову над их происхождением. Известно, что более легкие элементы, такие как углерод, кислород и железо, образуются внутри звезд, а затем выбрасываются в космос в результате взрыва сверхновых. Но для создания тяжелых элементов требуется экстремальная среда, плотно заполненная нейтронами. Именно в таких условиях может происходить цепочка реакций, известная как r-процесс, в ходе которого атомные ядра быстро поглощают нейтроны и подвергаются радиоактивному распаду с образованием новых элементов.

Ученые подозревали, что, когда сталкиваются две нейтронные звезды, r-процесс может начаться в материале, взорванном в результате слияния. Недавно астрономы подтвердили эту гипотезу, когда обнаружили гравитационные волны после одного из таких столкновений.

Тогда во взрыве были замечены признаки образования смеси тяжелых элементов, включая золото, серебро и платину.

Звезды могут коллапсировать вскоре после того, как они начинают образовываться. И это явление может быть хорошим катализатором для образования тяжелых элементов, пояснили астрофизики. По словам Метцгера, один коллапсар может генерировать в 30 раз больше материала r-процесса, чем слияние нейтронных звезд, а содержание в нем золота может в несколько сотен раз превышать массу Земли.

По мнению ученых, коллапсары могут быть ответственны за 80% процентов элементов r-процесса во Вселенной, а слияния нейтронных звезд — за остальные 20%.