Золото назвали отходами паразитных чёрных дыр

Золото назвали отходами паразитных чёрных дыр

13321

Фото © Regents of the University of California

В случае попадания крошечной чёрной дыры внутрь нейтронной звезды первая пожирает вторую изнутри, при этом выбрасывая тяжёлые элементы наружу.

Астрофизики из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) предложили новое объяснение процессу образования элементов значительно тяжелее железа — золота, платины, иридия и других. Согласно их расчётам, самый простой процесс образования таких веществ — в результате пожирания нейтронных звёзд маленькими чёрными дырами. Соответствующая статья опубликована в Physical Review Letters.

Авторы новой работы провели моделирование процесса встречи крохотной первичной чёрной дыры — так называют гипотетические ЧД, образовавшиеся сразу после Большого взрыва, и слишком маленькие, чтобы их можно было обнаружить существующими средствами наблюдений, — с нейтронной звездой. Нейтронной звездой называют останки сверхновой, схлопнувшейся до сферы в 25 километров диаметром. Несмотря на небольшие размеры, по массе они превосходят Солнце, хотя то в десятки тысяч раз больше в диаметре. Из-за этого один кубический сантиметр вещества нейтронной звезды весит примерно миллиард тонн.

Как оказалось, первичная чёрная дыра при столкновении с нейтронной звездой затягивается гравитацией последней во внутрь звезды. ЧД пытается поглотить всё окружающее её вещество, однако из-за малых размеров своей поверхности не может сделать это быстро. В итоге, непрерывно увеличиваясь в размерах, она успевает дойти до центра звезды. Там её рост продолжается, пока она постепенно не поглощает нейтронную звезду в целом.

Однако от этого сценария в одном случае возможно серьёзное отклонение. Часть нейтронных звезд, образовавшихся недавно, продолжает сверхбыстрое вращение — может делать один оборот вокруг оси за тысячные доли секунды. Когда первичная чёрная дыра пожирает изнутри такой объект, тот на определённом этапе дестабилизируется. Дело в том, что момент вращения звезды остаётся неизменным, а её объём (из-за сидящей внутри ЧД, которая ещё плотнее, чем нейтронная звезда) постоянно уменьшается. В итоге внешние слои пожираемой изнутри звезды вращаются всё быстрее и быстрее — и на определённом этапе она разлетается на куски.

По расчётам, в таком процессе 0,1–0,5 масс Солнца могут покинуть нейтронную звезду, разлетевшись во все стороны. Поскольку в нейтронной звезде вещество сжималось её гравитацией, в свободном полёте оно резко растёт в объёмах, "распухает". При взрывообразном расширении температура его резко растёт, а плотность падает до нормальной не сразу, поэтому возможны экзотические термоядерные реакции — когда сливаются ядра атомов железа и образуют тяжёлые элементы типа золота и иных благородных металлов.

Ранее расчёты других групп учёных также показывали, что в нормальных звёздах — включая сверхновые — элементы тяжелее железа и никеля нарабатываться не должны. Чтобы объяснить, как они всё же появляются, предполагали, что их образуют при столкновениях нейтронные звезды. В этом случае они также могут разрушаться и порождать тяжёлые элементы по описанному выше сценарию. Проблема идеи столкновения нейтронных звёзд в том, что они, по всем расчётам, не могут происходить часто. При этом тяжёлые элементы, судя по спектральным линиям, есть в нашей Галактике практически во всех направлениях.

Кроме того, новая гипотеза лучше объясняет целый ряд наблюдаемых явлений. Например, быстрые радиовсплески, загадочные мощнейшие свехкороткие вспышки в радиодиапазоне должны стать логичным результатом разрыва на куски быстро вращающейся нейтронной звезды. До сих пор никаких непротиворечивых теоретических объяснений быстрых радиовсплесков предложить не удавалось.

Предложенный сценарий также объясняет килоновые — странные мощные вспышки в ИК-диапазоне, на месте которых в диапазоне видимом ничего нет. Их также не удавалось убедительно объяснить ранее. Наконец, разлетевшееся вещество нейтронной звезды должно испытывать бета-распад, при котором наблюдаются античастицы (позитроны). В центре нашей Галактики есть странные источники позитронов, которые происходят из неясного источника.

Новое объяснение также указывает на то, что должны быть области, где тяжёлых элементов довольно мало, — например, карликовые галактики, где нейтронные звёзды не успели столкнуться с чёрными дырами заметное количество раз. В наблюдаемых карликовых галактиках примерно в 80–90 процентах случаев тяжёлых элементов действительно очень немного.

  • Популярные
  • По времени
Похоже, что вы используете блокировщик рекламы :(
Чтобы пользоваться всеми функциями сайта, добавьте нас в исключения!
как отключить
×
Скачайте в App Store
#Первые по срочным новостям!
Загрузите на Google Play
#Первые по срочным новостям!