În Univers există „prea mult aur”, iar fizicienii nu ştiu de unde provine metalul preţios

Aurul este unul dintre elementele chimice foarte abundente în Univers, iar fizicienii recunosc că nu ştiu de unde provine acest metal preţios, transmite Live Science, care prezintă un studiu, realizat la Universitatea din Hertfordshire, în Marea Britanie, care ajunge la concluzia că presupusa origine a aurului – coliziunile dintre stele neutronice – nu poate explica abundenţa acestui metal, transmite Agerpres.

Aurul este un element chimic, ceea ce înseamnă că nu se poate forma în urma unor reacţii chimice obişnuite – deşi alchimiştii au încercat să obţină astfel aur timp de secole. Pentru a obţine un atom de aur este nevoie de lipirea laolaltă a 79 de protoni şi 118 neutroni pentru a forma un singur nucleu atomic. Un astfel de element necesită o reacţie de fuziune nucleară foarte intensă. Însă astfel de reacţii de fuziune nu se produc suficient de frecvent, cel puţin în partea noastră de cosmos, pentru a explica de ce există atât de mult aur pe Pământ dar şi pe alte corpuri ale Sistemului Solar.

Coliziunile dintre stelele neutronice nu se produc suficient de frecvent pentru a explica abundenţa aurului în cosmos, ceea ce înseamnă că mai există şi alte mecanisme necunoscute care produc aur, aşa cum ar putea fi exploziile stelare de tip supernovă.

Coliziunile dintre stele neutronice produc aur prin ciocnirea protonilor şi neutronilor laolaltă în nuclei atomici, dar raportat la abundenţa aurului în Univers, ciocnirile dintre stelele neutronice se produc prea rar pentru a fi singura explicaţie validă. Pe de altă parte, nici fenomenele de tip supernovă nu pot explica abundenţa aurului în Univers pentru că stelele suficient de masive pentru a fuziona aur din elemente cu masă mai mică înainte de a intra în stadiul de supernovă sunt foarte puţine, iar în cele mai multe cazuri, aurul obţinut prin fuziune în aceste stele se pierde definitiv când, după etapa de supernovă, steaua muribundă devine o gaură neagră, după cum explică Chiaki Kobayashi, astrofizician la Universitatea din Hertfordshire, coordonatoarea noului studiu.

Există însă un tip special şi foarte rar de supernove, aşa-numitele „supernove magneto-rotative”, care sunt, conform lui Kobayashi nişte supernove ce se rotesc extrem de rapid.

În cadrul unei supernove magneto-rotative, o stea muribună se roteşte atât de rapid şi este apăsată de nişte câmpuri magnetice atât de puternice, încât în momentul exploziei se întoarce pe dos. În timp ce moare, o astfel de stea aruncă în spaţiu jeturi albe, incandescente de materie, şi pentru că s-a întors deja pe dos, aceste jeturi abundă în atomi de aur. Astfel, dacă stelele care pot fuziona aur în nucleul lor sunt rare, stelele care pot fuziona aur şi apoi îl împrăştie în spaţiu sunt şi mai rare, conform lui Kobayashi.

Însă nici stelele neutronice şi supernovele magneto-rotative la un loc nu sunt suficiente pentru a explica abundenţa aurului pe Pământ, mai susţine Kobayashi.

„Această problemă are două niveluri. În primul rând, ciocnirile dintre stelele neutronice nu sunt suficiente. În al doilea rând, chiar dacă există şi o a doua sursă de aur, tot nu putem explica de ce există atât de mult aur”, a precizat ea.

Studiile anterioare au avut dreptate cu privire la faptul că ciocnirile dintre stele neutronice împrăştie un „duş de aur” în spaţiul din jur. Dar aceste studii nu au ţinut cont de raritatea acestor coliziuni. Este foarte greu să estimezi cu precizie cât de des nişte mici stele neutronice – ele însele rămăşiţele ultradense ale unor vechi supernove – se lovesc unele cu altele. Dar cu siguranţă că nu este ceva foarte obişnuit. Oamenii de ştiinţă au observat un singur astfel de eveniment. Chiar şi cele mai optimiste estimări arată că astfel de stele nu se ciocnesc suficient de frecvent pentru a produce tot aurul care se află în Sistemul Solar, conform studiului publicat de Kobayashi şi de colegii ei.

„Această lucrare nu este prima care sugerează că ciocnirile dintre stele neutronice sunt o explicaţie insuficientă a abundenţei aurului”, a comentat Ian Roederer, astrofizician la Universitatea din Michigan, care caută urme ale unor elemente rare în stelele îndepărtate.

Însă noul studiu publicat de Kobayashi şi de colegii ei în The Astrophysical Journal are un mare avantaj: este extrem de minuţios, conform lui Roederer. Cercetătorii au analizat munţi de date şi au generat modele computerizate robuste cu privire la evoluţia galaxiilor şi la producerea de noi elemente chimice.

„Lucrarea conţine referinţe la 341 de alte publicaţii, adică de aproximativ 3 ori mai multe referinţe decât cele conţinute de lucrările tipice publicate de The Astrophysical Journal în aceste zile”, a declarat Roederer pentru Live Science.

Folosind această abordare, autorii au reuşit să explice formarea atomilor de la elemente uşoare, precum izotopul carbon-12 (şase protoni şi şase neutroni) şi până la uraniu-238 (92 de protoni şi 146 de neutroni).

Coliziunile dintre stele neutronice, spre exemplu, au produs stronţiu în modelul lor. Această deducţie corespunde observaţiilor cu privire la împrăştierea de stronţiu în spaţiu în urma singurei coliziuni dintre stele neutronice observată de ştiinţă.

Supernovele magneto-rotative au explicat prezenţa europiumului în modelul lor, un alt atom a cărei origine nu a putut fi explicată până acum.

Aurul însă rămâne o enigmă! Există ceva acolo, despre care oamenii de ştiinţă nu ştiu încă nimic, şi care produce foarte mult aur, subliniază Kobayashi.

Foto: Ciocnirea a două stele neutronice, eveniment despre care se crede că ar sta la baza aparișiei aurului în univers. Ilustrația NASA