Vetenskapen har äntligen knäckt gåtan på hur guld och andra tyngre grundämnen skapas.
 |
| Rester av en krock mellan två neutronstjärnor. |
Vanliga stjärnor, likt vår sol, kan bara skapa helium via fusion, röda jättar klarar av att skapa grundämnen upp till kol och supernovor sägs kunna skapa grundämnen upp till järn. Men det har inte varit utrett hur de tyngre grundämnena, som guld, bly, platina, uran etc skapas.
NASA:s forskare har nu kommit fram till den enkla lösningen.
Enda sättet som våra tyngre grundämnen över järn skapats är genom att kollidera två neutronstjärnor.
Så vill man skapa våra värdefullare grundämnen är det bara att ta två neutronstjärnor, krocka dem och ta skydd från smällen. En sådan kollision kan skapa lika mycket guld som flera solida månar i guld. Tyvärr lär guldet spridas ut i explosionen och går knappast att enkelt samla in. Om man å andra sidan kan och krocka två neutronstjärnor, så kan man säkert lösa även det problemet.
Så ta nu och plocka fram dina guldmynt och guldtackor. Du håller resterna av en kollision mellan två neutronstjärnor i din hand. Reflektera över hur stor och tom rymden är och hur sällan just två neutronstjärnor krockar med varandra.
Å andra sidan så innehåller alltså du själv grundämnen som bara skapats i en supernova och du är alltså ett stjärnbarn…
Upplockat via en artikel hos io9.com.
17 kommentarer
Det går att skapa guld bra mycket enklare. Krävs bara några knapptryckningar på COMEX…
Den här kommentaren har tagits bort av skribenten.
Ett annat perspektiv är att guld är i huvudsak tomrum, liksom människor, vad nu tomrum är, ingen vet. Någonstans finns en gräns för vad människans savannhjärna kan förstå. Verkligheten, eller modellen som hela tiden skapas av savannhjärnan verkar solid och sann, men är i huvudsak en praktisk illusion. Ofta tycker man att man förstår något bara för att man har ett ord för detta något. I själva verket förstår vi i bästa fall modellen av verkligheten som våra forskare eller hjärnan skapar. Å andra sidan, om modellen fungerar, så kanske man iaf har förstått någon aspekt av verkligheten. Så guld är en nog en bra analogi för ödmjukhet inför det gigantiskt oförståeliga.
Med ca 100 miljarder stjärnor i Vintergatan och ca 200 miljarder galaxer som Vintergatan är det nog itne så "glest" och ovanligt…
Nu var det inte vilka kolliderande stjärnor som helst utan neutronstjärnor som snarare kan räknas i tusental istället för miljarder. Avståndet mellan dessa kan antagligen räknas i flera hundratals ljusår så nog är det glest allt. Finns dock en del binära system av neutronstjärnor, ca 5% av alla neutronstjärnor. Antar att det är dessa som tillslut krockar men antagligen är det en process på miljontals år.
Sedan apropå gamelheter…Neutron star smash-ups may forge gold .
Gäller alltså i Vintergatan som är en koncentration av stjärnor. Mellan galaxerna är avstånden bra mycket längre mellan neutronstjärnorna. Att två skulle krocka där är inte så sannolikt…
Nja, genomsnittsdensiteten i universum motsvarar en protonmassa per 6 kubikmeter, så universum är rätt glest ändå.
Axel Svensson,
De allra flesta stjärnor, som vår Sol, slutar som vita dvärga. Men de som är lite större slutar som neutronstjärnor. Om vår galax är ca 10 miljarder år gammal vilket innebär flera stjärngenerationer, åtminstone en tredje för vår Sol, så lär vi nog ha mer än tusentals neutronstjärnor här runt hörnet på spiralarmarna, snarare en miljard eller så.
@Kapitalist
Runt hörnet låter ju tämligen nära inpå – det ger helt enkelt intrycket att det liksom är närmare inpå än vad det är. I själva verklet är avstånden i rymden gigantiska och även inom galaxerna är det ganska glest med materia (ja även inom solsystemet).
Dessutom så är jag inte så övertygad över dina siffror – jag skulle nog vilja sänka siffran på en miljard till lägre än så och dessutom tagit på galaxen i sin helhet och inte bara "runt hörnet". Med 10mdr år gammal galax och vi befinner oss i bana runt en 5mdr år gammal stjärna så är det inte så många generationer iaf av klass G-stjärnor som funnits här.
Det går även att skapa guld på artificiell väg genom att ta ett grundämne med lägre protontal och fusionera det till guld. Processen är dock oerhört kostsam men det går att göra. Alkemi är alltså ingen myt längre.
Det här med "guldets gåta" stämmer inte riktigt. Det är neutroninfångningsprocesser som skapar grundämnen tyngre än järn. Det finns två sådana, r-processen och s-processen. Guld produceras troligen enbart via r-processen, där r står för rapid, dvs en process där man snabbt matar på med en massa neutroner som fångas in av ursprungskärnan (t.ex järn) så att tyngre grundämnen bildas (en hel del av dessa är instabila och sönderfaller till andra ämnen). r-processen kan ske i både supernovor och i kollisioner mellan neutronstjärnor (eller som sagt till oerhört hög kostnad i ett lab på jorden). Det man kan diskutera är vilken av dessa två som är viktigast för guldhalten i universum, supernovorna eller neutronstjärnekollisionerna. Författarna nämner knappt detta i sin artikel men tycks ha sagt på sin presskonferens att det enligt deras beräkningar inte behövs någon input från supernovor för att förklara universums guldhalt. Det som deras artikel istället fokuserar på är (trolig) observationell bekräftelse av att kolliderande neutronstjärnor är det fenomen som ligger bakom korta gamma ray bursts (till skillnad från längre gamma ray bursts som troligen sänds ut vid en supernova).
Rimligen bör ju supernovaexplosioner vara vanligare till antalet. Neutronstjärnor brukar väl föregås av en supernovaexplosion och alla neutronstjärnor kolliderar väl inte med någon annan neutronstjärna.
Sen skall man ju inte bortse från eventualiteten att en neutronstärnekollision resulterar i ett svart hål – då blir det inte så mycket nytta av guldet som bildas då inte ens glansen kan ta sig ur.
Tillägg: roade mig med att räkna lite på det hela så verkar det bli så att kollissioner mellan neutronstjärnor bör vara av det ovanligare slaget. Att då påstå att man kommit underfund med hur guld skapas är lite missvisande då man kanske iofs kan ha rätt i att guld skapas vid sådana kollissioner, men missar att guldet inte skapats vid sådana kollisioner då de är så ovanliga att de kanske inte bidragit något nämvärt till mängden guld.
http://www.azlyrics.com/lyrics/moby/weareallmadeofstars.html
Jag hade för mig att gamla hypotesen var att tyngre grundämnen skapades vid supernovaexplosioner. Jag antar att man iom detta ändå inte avskrivit den möjligheten till att skapa tyngre grundämnen.
För övrigt så är det så att det inte i alla stjärnor skapas speciellt mycket av de tyngre av de lättare grundämnena heller. Beroende på stjärnans storlek så stannar ju kärnreaktionen så småningom och det blir inte tyngre grundämnen. Jag har för mig att man räknar med att solen inte i någon större omfattning skall gå längre än till att producera helium.
maja har redan påpekat här att guldbildning kanske inte har så mycket med neutronstjärnors kollisioner att göra. Det går till på följande sätt, enligt konventionell kunskap beskrivet på intuitivt sätt, halvt fel halvt rätt:
Alla ämnen tyngre än järn, t.ex. guld, bildas när en stjärnas kärna börjar fusionera till järn. Järn är det tyngsta ämnet som genererar energi när det fusioneras, och längs hela stegen från vätefusion så är fusionen till järn det som ger minst strålning.
Den minskade strålningen från fusionen som höll emot gravitationen gör att att gravitationen tar överhanden och stjärnans innersta kollapsar inåt till en neutronstjärna, alltså en otroligt gigantisk kompakt atomkärna (av bara neutroner) där ingen kemi eller annan elektromagnetism förekommer.
Stjärnans mantel detonerar av den fusion som dess kollaps inåt utlöser och strålar ut neutroner som när de kolliderar med stjärnans yttre hölje bildar grundämnen tyngre än järn. Alla atomer som är tyngre än järn, inklusive guld så klart, bildas under en kort period när stjärnor exploderar. De bildas inte av fusion, utan av neutronstrålning så intensiv att de tvingar sig på atomkärnor. Detta under ett kort ögonblick, energiutvecklingen kan ske på minuter. (Stötvågen genom stjärnans plasma kan kanske ta många år, proportionerna är inte så intuitiva här).
Det är alltså manteln som detonerar. Den skickar dels ut material i alla riktningar i en nebulosa, i samma process där ämnen tyngre än järn skapas, och pressar ihop sitt centrum till en vit dvärg, en neutronstjärna eller ett svart hål där massdensiteten är så hög att rumtiden böjs till oändlighet.
Svarta hål är mycket uppmärksammade. Men neutronstjärnor är vanligare och rätt så hemska objekt. Om en sån kom in i vårt solsystem så skulle vi snart dö på alla upptänkliga sätt. Dess magnetfält omöjliggör elektronik. Dess gammastrålning gör cancer till en akut epidemi för växter och djur lika. Dess gravitation slungar oss in mot, eller bort från, Solen. Det enda vi skulle se av ett sånt objekt med diameter på ca 20 km med med Solens hela massa, i form av en vit prick på natthimlen, är värmestrålningen från dess millimetertjocka atmosfär av järn över en yta av diamant.
Nej, järn är det grundämne som har lägst energinivå per nukleon. Från järn kan alltså inte vare sig fusion eller fission generera någon energi. Supernovaexplosioner kan ske långt innan (den dominerande) fusionen gått så långt som till järn – och gör väl normalt det.