เหตุใดจึงมีทองคำมากมายในจักรวาลที่รู้จัก?
มีทองคำมากเกินไปในจักรวาลหรืออย่างน้อยก็ในพื้นที่ที่เราอาศัยอยู่ บางทีนี่อาจไม่ใช่ปัญหาเพราะเราให้คุณค่ากับทองคำเป็นอย่างมาก ประเด็นคือไม่มีใครรู้ว่ามันมาจากไหน และสิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สนใจ
เนื่องจากโลกหลอมเหลวในเวลาที่ก่อตัวขึ้น ทองคำเกือบทั้งหมดบนโลกของเราในขณะนั้นอาจพุ่งเข้าสู่แกนกลางของโลก. ดังนั้นจึงสันนิษฐานว่าทองคำส่วนใหญ่ที่พบใน เปลือกโลก และเสื้อคลุมถูกนำกลับมายังโลกในเวลาต่อมาโดยผลกระทบของดาวเคราะห์น้อยในระหว่างการทิ้งระเบิดหนักช่วงปลายเมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อน
ตัวอย่าง แหล่งทองคำในแอ่ง Witwatersrand ในแอฟริกาใต้, ทรัพยากรที่ร่ำรวยที่สุดที่รู้จัก ทองบนดิน, คุณลักษณะ. อย่างไรก็ตาม สถานการณ์นี้กำลังถูกสอบสวน หินแบกทองของ Witwatersrand (1) ถูกซ้อนกันระหว่าง 700 ถึง 950 ล้านปีก่อนผลกระทบ อุกกาบาต Vredefort. ไม่ว่าในกรณีใด มันอาจเป็นอิทธิพลภายนอกอีกอย่างหนึ่ง แม้ว่าเราคิดว่าทองคำที่เราพบในเปลือกหอยนั้นมาจากภายใน ทองคำนั้นก็ต้องมาจากที่ใดที่หนึ่งภายในด้วย
1. หินแบกทองของลุ่มน้ำ Witwatersrand ในแอฟริกาใต้
แล้วทองของเราทั้งหมดมาจากไหน ไม่ใช่ของเรามาจากไหน? มีทฤษฎีอื่นๆ อีกหลายเรื่องเกี่ยวกับการระเบิดซุปเปอร์โนวาที่มีพลังมากจนดาวโค่นล้ม น่าเสียดายที่แม้แต่ปรากฏการณ์แปลก ๆ ดังกล่าวก็ไม่สามารถอธิบายปัญหาได้
ซึ่งหมายความว่าเป็นไปไม่ได้ แม้ว่านักเล่นแร่แปรธาตุจะลองเล่นเมื่อหลายปีก่อนก็ตาม รับ โลหะมันวาวโปรตอนเจ็ดสิบเก้าตัวและนิวตรอน 90 ถึง 126 ตัวต้องรวมกันเพื่อสร้างนิวเคลียสอะตอมที่สม่ำเสมอ นี่คือ . การควบรวมกิจการดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นบ่อยเพียงพอหรืออย่างน้อยก็ไม่ใช่ในย่านจักรวาลของเราที่จะอธิบายได้ ทรัพย์ทองมหาศาลที่เราพบบนโลกและใน การวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่าทฤษฎีที่พบบ่อยที่สุดเกี่ยวกับต้นกำเนิดของทองคำคือ การชนกันของดาวนิวตรอน (2) ไม่ได้ให้คำตอบที่ละเอียดถี่ถ้วนสำหรับคำถามเกี่ยวกับเนื้อหาของมัน
ทองจะตกหลุมดำ
ตอนนี้รู้แล้วว่า องค์ประกอบที่หนักที่สุด เกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสของอะตอมในดวงดาวดักจับโมเลกุลที่เรียกว่า นิวตรอน. สำหรับดาราเก่าส่วนใหญ่รวมทั้งที่พบใน ดาราจักรแคระ จากการศึกษานี้ กระบวนการที่รวดเร็วจึงถูกเรียกว่า "r-process" โดยที่ "r" หมายถึง "fast" มีสองสถานที่ที่กำหนดซึ่งกระบวนการเกิดขึ้นตามทฤษฎี จุดสนใจแรกที่เป็นไปได้คือการระเบิดของซูเปอร์โนวาที่สร้างสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นซูเปอร์โนวาที่มีการหมุนรอบตัวเอง ประการที่สองคือการเข้าร่วมหรือชนกัน ดาวนิวตรอนสองดวง.
ดูการผลิต องค์ประกอบหนักในกาแลคซี่ โดยทั่วไป นักวิทยาศาสตร์ที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้ศึกษาวิจัยหลายอย่าง ดาราจักรแคระที่ใกล้ที่สุด จาก กล้องโทรทรรศน์ Keka ตั้งอยู่ที่เมานาเคอา ฮาวาย พวกเขาต้องการดูว่าธาตุที่หนักที่สุดในดาราจักรก่อตัวเมื่อใดและอย่างไร ผลของการศึกษาเหล่านี้ให้หลักฐานใหม่สำหรับวิทยานิพนธ์ว่าแหล่งกำเนิดของกระบวนการที่โดดเด่นในดาราจักรแคระเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ค่อนข้างยาวนาน ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบหนักถูกสร้างขึ้นในภายหลังในประวัติศาสตร์ของจักรวาล เนื่องจากซุปเปอร์โนวาแมกนีโตโรเตชันแนลถือเป็นปรากฏการณ์ของเอกภพยุคก่อน ความล่าช้าในการผลิตธาตุหนักชี้ไปที่การชนกันของดาวนิวตรอนเป็นแหล่งกำเนิดหลัก
สัญญาณสเปกโตรสโกปีของธาตุหนักซึ่งรวมถึงทองคำ ถูกพบในเดือนสิงหาคม 2017 โดยหอสังเกตการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าในเหตุการณ์การรวมตัวของดาวนิวตรอน GW170817 หลังจากเหตุการณ์ได้รับการยืนยันว่าเป็นการรวมตัวของดาวนิวตรอน แบบจำลองทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ในปัจจุบันแนะนำว่าเหตุการณ์การรวมตัวของดาวนิวตรอนเพียงครั้งเดียวทำให้เกิดทองคำระหว่าง 3 ถึง 13 ก้อน มากกว่าทองคำทั้งหมดบนโลก.
การชนกันของดาวนิวตรอนทำให้เกิดทองคำเพราะมันรวมโปรตอนและนิวตรอนเข้าเป็นนิวเคลียสของอะตอม จากนั้นจึงขับนิวเคลียสหนักที่เป็นผลลัพธ์ออกมา ช่องว่าง. กระบวนการที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งนอกจากจะให้ปริมาณทองคำตามที่ต้องการแล้ว อาจเกิดขึ้นระหว่างการระเบิดซูเปอร์โนวา Chiaki Kobayashi (3) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก University of Hertfordshire ในสหราชอาณาจักรและผู้เขียนนำการศึกษาล่าสุดในเรื่องนี้กล่าวว่า "แต่ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากพอที่จะผลิตทองคำในการปะทุดังกล่าวจะกลายเป็นหลุมดำ" ดังนั้น ในซุปเปอร์โนวาธรรมดา ทองคำ แม้ว่าจะก่อตัวขึ้น ก็ยังถูกดูดเข้าไปในหลุมดำ
3. Chiaki Kobayashi จากมหาวิทยาลัย Hertfordshire
แล้วซุปเปอร์โนวาแปลก ๆ เหล่านั้นล่ะ? การระเบิดของดาวประเภทนี้ที่เรียกว่า มหานวดาราซุปเปอร์โนวาที่หายากมาก ดาวตาย เขาหมุนอย่างรวดเร็วในนั้นและล้อมรอบด้วยมัน สนามแม่เหล็กแรงสูงที่มันกลิ้งไปมาเองเมื่อมันระเบิด เมื่อมันตาย ดาวฤกษ์จะปล่อยไอพ่นสีขาวร้อน ๆ ออกสู่อวกาศ เนื่องจากดาวกลับด้านในออก เจ็ตของดาวจึงเต็มไปด้วยแกนสีทอง แม้แต่ตอนนี้ ดวงดาวที่ประกอบเป็นทองคำก็ยังเป็นปรากฏการณ์ที่หาได้ยาก ที่หายากยิ่งกว่าก็คือดวงดาวที่สร้างทองคำและปล่อยมันสู่อวกาศ
อย่างไรก็ตาม ตามที่นักวิจัยกล่าวว่า แม้แต่การชนกันของดาวนิวตรอนและซุปเปอร์โนวาแมกนีโตโรเตชันแนลก็ไม่ได้อธิบายว่าทองคำที่อุดมสมบูรณ์เช่นนี้มาจากไหน "การควบรวมดาวนิวตรอนยังไม่เพียงพอ" เขากล่าว โคบายาชิ. “และโชคไม่ดีที่ถึงแม้จะเพิ่มแหล่งทองคำแหล่งที่สอง การคำนวณนี้ก็ผิด”
เป็นการยากที่จะระบุว่าบ่อยแค่ไหน ดาวนิวตรอนเล็ก ๆซึ่งเป็นซากซุปเปอร์โนวาโบราณที่หนาแน่นมากชนกัน แต่นี่คงไม่ธรรมดามาก นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตสิ่งนี้เพียงครั้งเดียว ประมาณการว่าไม่ชนกันบ่อยจนสามารถผลิตทองคำได้ นี่คือบทสรุปของนาง โคบายาชิ และเพื่อนร่วมงานของเขาซึ่งตีพิมพ์ในเดือนกันยายน 2020 ใน The Astrophysical Journal สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่การค้นพบครั้งแรกของนักวิทยาศาสตร์ แต่ทีมของเขาได้รวบรวมข้อมูลการวิจัยจำนวนมากเป็นประวัติการณ์
ที่น่าสนใจคือ ผู้เขียนอธิบายในรายละเอียดบางอย่าง ปริมาณของธาตุที่เบากว่าที่พบในจักรวาลเช่น คาร์บอน 12C และหนักกว่าทองด้วย เช่น ยูเรเนียม 238U. ในแบบจำลองของพวกเขา ปริมาณของธาตุเช่นสตรอนเชียมสามารถอธิบายได้จากการชนกันของดาวนิวตรอน และยูโรเพียมโดยกิจกรรมของซูเปอร์โนวาที่มีสนามแม่เหล็ก สิ่งเหล่านี้เป็นองค์ประกอบที่นักวิทยาศาสตร์เคยมีความยุ่งยากในการอธิบายสัดส่วนของการเกิดขึ้นในอวกาศ แต่ปริมาณทองคำหรือมากกว่านั้นยังคงเป็นปริศนา
