Altının bolluğunu açıklamak için ikili nötron yıldızı birleşmelerine ihtiyaç var mı?


28

NPR News maddesi Astronomlar, Neutron Stars'ın Çarpışmasında Yerçekimi Altını Vuruyor "ve Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'nde teorik bir astrofizikçi olan Daniel Kasen'den bahseder :

Gecenin geç saatlerini verilerin geldiğini izleyerek geçirdi ve çarpışan yıldızların büyük bir enkaz bulutu salladığını söyledi.

Kasen, "Bu enkaz garip şeyler. Altın ve platin, ama sadece düzenli radyoaktif atıklar dediğiniz şeyle karıştı, ve birleşme yerinden mantar almaya yeni başlayan bu büyük radyoaktif atık bulutu var" dedi. “Küçük bir şehrin büyüklüğü hakkında küçük başlar, ancak çok hızlı hareket eder - ışık hızının onda biri - bir gün sonra güneş sisteminin boyutu bir buluttur.”

Tahminlerine göre, bu nötron yıldızı çarpışması, yaklaşık 200 Dünya kütlesi saf altın ve belki 500 Dünya kütlesi platini üretti. Kasen, "Bu, insan terazisinde gülünç derecede büyük bir miktar," diyor. Şahsen platin bir nikah yüzüğü var ve “çok uzak ve egzotik görünen şeylerin aslında dünyayı ve bizi benzer şekillerde etkilediğini düşünmek delice” diye not ediyor.

Nötron yıldızı ikililerinin birleşmesi, altın ve platin gibi ağır elementlerin bolluğunu açıklamak için gerekli miydi yoksa bu sadece anekdot bir öğe midir? İkili nötron yıldızları altın gibi ağır elementlerin bolluğu için ne kadar önemlidir? Bu konuda okuyabileceğim özel veya dikkat çekici bir makale var mı?

Bu cevabı çoktan okudum, ancak bu tür bir birleşme için bolluk açıklama ihtiyacının daha iyi bir açıklaması için bekliyorum. Herhangi bir gamma ışını olayında spektral altın çizgileri veya herhangi bir tanımlanabilir ağır element (inanılmaz doppler genişlemesi nedeniyle) gösteren hiçbir şey olmadığından eminim, bu nedenle bağlantı aslında simülasyonlardan gelmelidir.

Yanıtlar:


48

Altın ve platin gibi çok ağır nötron bakımından zengin bazı elementlerin yaratılması, nötronların hızlı bir şekilde yakalanmasını gerektirir. Bu sadece serbest nötronların yoğunluğunun yüksek olduğu yoğun, patlayıcı koşullarda meydana gelecektir. Uzun süredir, r-süreci için rekabet eden teoriler ve yerler, çekirdek çöküş süpernovalarının içinde ve nötron yıldızlarının birleşmesi sırasında olmuştur.

Anladığım kadarıyla süpernovaların (teorik modellerde) güneş enerjisi sistemindeki r-işlem elemanlarının hem miktarını hem de ayrıntılı bolluk oranlarını karşılaması için yeterli r-işlem elemanı üretmesi giderek zorlaşıyor (bakınız örneğin Wanajo ve ark. 2011). ; Arcones & Thielmann 2012 ). Gerekli olan koşullar, özellikle nötrino kaynaklı rüzgarlardaki çok nötron bakımından zengin bir ortam, parametrelerin ince ayarları yapılmadan mevcut değildir (aşağıya bakınız).

Bunun yerine, nötron yıldızı birleşmelerini çağıran modeller teorik belirsizliklere karşı çok daha sağlamdır ve başarılı bir şekilde r-işlem elemanları üretir. Soru işareti, bir galaksinin evriminde ve sadece ne kadar zenginleştirilmiş materyalin çıkarıldığındaki çeşitli zamanlarda sadece frekanslarının üstünde görünmektedir.

GW170817'nin duyurusu bunu daha da mantıklı kılıyor. Bir nötron yıldızı birleşmesi görülmüştür. Olaydan sonra optik ve kızılötesi emisyonun davranışı, nötron yıldızı modellerinin birleştirilmesi beklentileri ile eşleşir (örneğin, Pian ve diğerleri 2017 ; Tanvir ve diğerleri 2017 ). Özel not, mavi ve görünürde donukluk ve solma, spektrumun geniş spektral özelliklere sahip kızıl ötesi tarafından baskın hale gelmesidir. Bu, lantanitlerin ve diğer r-işlem elemanlarının varlığı ile ağır biçimde kirlenen genişleyen bir malzeme bulutunun beklentisidir ( Chornock ve ark. 2017 ). Gözlemler ve modeller arasındaki makul anlaşma, bu patlamada gerçekten büyük miktarda r-işlem elementi üretildiğini göstermektedir.

Oradan, altının kaynağının çözüldüğü iddiasına (basın toplantısında iddia edildiği gibi) gitmek, çok uzak bir adımdır. Üretilen r-işlem materyali miktarı büyük belirsizliğe sahiptir ve modele bağlıdır. Birleşme oranı, yalnızca yerel evrendeki büyüklük sırası ile sınırlıdır ve erken evrende ölçülmez / bilinmez. Söylenebilecek olan şey, r-proses üretimi için bu kanalın doğrudan gözlenmesi ve bu yüzden de dikkate alınması gerektiğidir.

Öte yandan, süpernova kanalı tarafından yapılan r-işlem üretimi henüz ekarte edilmedi. En azından rotasyon ve manyetik alan içeren bazı simülasyonlar hala “oyunda” gibi görünmektedir (örneğin Nishimura ve ark. 2016 ). Çok eski metal-fakir yıldızlarda önemli r-işlem materyali bulunması, bir süpernova kanalı gerektirebilir, çünkü nötron yıldızlarının birleşmesinin ortaya çıkması biraz zaman alır (örneğin Cescutti ve ark. 2015 ; Cote ve ark. 2017 ). .

Genel resim hala belirsiz. Siegel (2019) tarafından yapılan bir inceleme , mevcut kanıtlara en uygunun, bazı nadir görülen çekirdek çöküşü süpernova tipinin ("çöküş" olarak bilinir) Samanyolu r-işlem elemanlarını açıklamak için hala en iyi bahis olduğu sonucuna varmıştır. Bunun temel kanıtı, bazı çok eski halo yıldızlarında Europium (bir r-proses elemanı) geliştirmelerinin varlığı ve artan Fe ile Eu / Fe'yi düşürme eğilimi, r için daha alfa elementi benzeri bir üretim yeri olduğunu gösteriyor. -işlem - yani süpernova.


8
Bu bir cevabın gerçek bir mücevher! Temel prensipleri açıklamak için zaman ayırdığınız için teşekkür ederim. Protonlardan neredeyse% 50 daha fazla nötron bulunduğundan, bu kütlelere aşırı bağlanmamış nötronlar çokluğu olmadan ulaşması gerçekten zor. Bu referanslara Pian ve diğerlerinde belirtilen geniş / IR absorpsiyon benzeri özelliklerin ne olduğu hakkında daha fazla bilgi edinmek için iyi bir okuma yapacağım. 2017. Bağlantılar için teşekkür ederiz!
17'de

Seni burada alıntı yaptım .
Hata! Beklemedik
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.