يقول العلماء إنهم عثروا على مصدر آخر للذهب في الكون

اشترك في النشرة الإخبارية لنظرية Wonder's Wonder Science. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

يحاول علماء الفلك تحديد الأصول الكونية لأثقل العناصر ، مثل الذهب ، لعقود. الآن ، قد تشير الأبحاث الجديدة التي تعتمد على إشارة تم اكتشافها في بيانات مهمة الفضاء الأرشيفية إلى فكرة محتملة: المغناطيس ، أو نجوم نيوترون مغناطيسية للغاية.

يعتقد العلماء عناصر أخف وزنا مثل الهيدروجين والهيليوم ، وحتى كمية صغيرة من الليثيوم ، من المحتمل أن تكون موجودة في وقت مبكر بعد أن خلق الانفجار الكبير الكون قبل 13.8 مليار سنة.

بعد ذلك ، أصدرت تنفجر النجوم عناصر أثقل مثل الحديد ، والتي أصبحت مدمجة في النجوم والكواكب حديثي الولادة. لكن توزيع الذهب ، وهو أثقل من الحديد ، في جميع أنحاء الكون قد طرح لغزًا لعلماء الفيزياء الفلكية.

وقال أنيروده باتيل ، مؤلف الدراسة التي نشرت يوم الثلاثاء في مجلة الفيزياء الفلكية وطالب الدكتوراه في فيزياء في مدينة كولومبيا في مدينة نيويورك: “إنه سؤال أساسي إلى حد ما فيما يتعلق بأصل المسألة المعقدة في الكون”. “إنه لغز ممتع لم يتم حله بالفعل.”

في السابق ، تم ربط الإنتاج الكوني للذهب فقط بتصادم النجوم النيوتروني.

لاحظ علماء الفلك تصادمًا بين نجمتين نيوترون في عام 2017. الصدام الكارثمي الذي أصدر تموجات في الزمان ، والمعروفة باسم الموجات الجاذبية ، وكذلك الضوء من انفجار أشعة جاما. أنشأ حدث التصادم ، المعروف باسم كيلونوفا ، عناصر ثقيلة مثل الذهب والبلاتين والرصاص. تم تشبيه كيلونوفاس بـ “المصانع” الذهبية في الفضاء.

وقال إريك بيرنز ، أستاذ مساعد ، أستاذ الفيزياء الفلكية بجامعة ولاية لويزيانا في باتون روج ، إنه يُعتقد أن معظم عمليات دمج نجوم النيوترون لم تحدث إلا في غضون مليار عام الماضية.

لكن من المحتمل أن البيانات التي كانت غير قابلة للتشفير التي يبلغ عمرها 20 عامًا من ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية تشير إلى أن المشاعل من المغناطيس التي تشكلت قبل ذلك بكثير-خلال فترة الطفولة من الكون-ربما تكون قد وفرت طريقة أخرى لإنشاء الذهب.

زلزال على النجوم

نجوم النيوترون هي بقايا النوى من النجوم المنفجرة ، وهي كثيفة لدرجة أن 1 ملعقة صغيرة من مادة النجم ستزن مليار طن على الأرض. المغناطيس هي نوع مشرق للغاية من النجوم النيوترونية مع مجال مغناطيسي قوي بشكل لا يصدق.

وقال بيرنز إن علماء الفلك ما زالوا يحاولون تحديد مدى شكل المغناطيسات بالضبط ، لكنهم ينظرون إلى أن أول مغناطيس قد ظهروا على الأرجح بعد النجوم الأولى في غضون 200 مليون عام من بداية الكون ، أو حوالي 13.6 مليار سنة.

في بعض الأحيان ، تطلق المغناطيس مكافأة من الإشعاع بسبب “Starquakes”.

على الأرض ، تحدث الزلازل لأن جوهر الأرض المنصهر بالأرض يسبب الحركة في قشرة الكوكب ، وعندما يتراكم ما يكفي من الإجهاد ، فإنه يؤدي إلى حركة متقلبة ، أو تسخن الأرض تحت قدميك. وقال بيرنز إن Starquakes متشابهة.

وقال بيرنز في رسالة بالبريد الإلكتروني: “النجوم النيوترونية لديها قشرة ونواة فائقة”. “إن الحركة تحت السطح تبني الإجهاد على السطح ، والتي يمكن أن تسبب في نهاية المطاف على نجمة مغناطائية. على المغناطيس ، تنتج هذه النجوم رشقات قصيرة جدًا من الأشعة السينية. تمامًا مثلما يكون لديك () (لديك) فترات حيث تكون نجم معين نشطًا بشكل خاص ، حيث تنتج مئات أو الآلاف من التوهجات في غضون أسابيع قليلة. وبشكل مماثل ، كل مرة في وقت واحد ، تحدث مزاح قوي.”

وقال باتل إن الباحثين وجدوا أدلة تشير إلى أن المغناطيسية تطلق المواد أثناء التوهج العملاق ، لكن لم يكن لديهم تفسير مادي لطرد كتلة النجم.

من المحتمل أن تسخن المشاعل وتطرد مادة القشرة بسرعات عالية ، وفقًا للبحث الذي أجراه العديد من المؤلفين في الدراسة الجديدة ، بما في ذلك مستشار باتيل برايان ميتزجر ، أستاذ الفيزياء في جامعة كولومبيا وكبار علماء الأبحاث في معهد فلاتيرون في مدينة نيويورك.

وقال باتيل: “لقد افترضوا أن الظروف المادية لهذا الطرد الجماعي المتفجر كانت واعدة لإنتاج عناصر ثقيلة”.

تتبع إشارة رائعة

كان فريق البحث فضوليًا لمعرفة ما إذا كان هناك علاقة بين الإشعاع من مشاعل Magnetar وتشكيل العناصر الثقيلة. بحث العلماء عن أدلة في الأطوال الموجية من الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية. لكن بيرنز تساءل عما إذا كان التوهج قد يخلق شعاع غاما يمكن تتبعه أيضًا.

نظر إلى بيانات أشعة جاما من آخر مضيق مغنطيس العملاق المرصود ، والذي ظهر في ديسمبر 2004 وتم التقاطه من قبل مختبر الفلك الفلكي المتقاعد الآن المتقاعد ، أو الدولي ، والمهمة. وقال بيرنز إن علماء الفلك قد عثروا على الإشارة وتميزوا بها ، لكنهم لم يعرفوا كيفية تفسيرها في ذلك الوقت.

إن التنبؤ من النموذج الذي اقترحه الأبحاث السابقة لميتزجر تطابق الإشارة من بيانات 2004. تشبه شعاع جاما ما اقترح الفريق إنشاء وتوزيع العناصر الثقيلة في مضيق مغناطيسي عملاق.

البيانات من Rhessi المتقاعد من ناسا ، أو REUVEN RAMATY عالية الطاقة طيفية الطاقة الشمسية ، ودعم القمر الصناعي للرياح نتائج الفريق. وقال بيرنز إن الأبحاث الممولة من اتحادي الطويل الأجل مكنت الاكتشاف.

وقال باتيل: “عند بناء نموذجنا في البداية وإعادة تنبؤاتنا في ديسمبر 2024 ، لم يكن أي منا يعلم أن الإشارة كانت بالفعل في البيانات. ولم يتخيل أي منا أن نماذجنا النظرية ستناسب البيانات بشكل جيد. لقد كان موسم عطلة مثير للغاية بالنسبة لنا جميعًا”. “إنه لأمر رائع للغاية التفكير في كيفية تزوير بعض الأشياء في هاتفي أو الكمبيوتر المحمول في هذا الانفجار الشديد (فوق) في مسار تاريخ مجرتنا.”

وقال الدكتور إليونورا تروجا ، أستاذ مشارك بجامعة روما الذي قاد اكتشاف الأشعة السينية المنبعثة من تصادم النجوم النيوتروني في عام 2017 ، إن الأدلة على إنشاء العناصر الثقيلة من حدث المغنتار “لا يمكن بالمقارنة بأي حال من الأحوال الأدلة التي تم جمعها في عام 2017”. لم يشارك تروجا في الدراسة الجديدة.

وقال تروجا: “إن إنتاج الذهب من هذا المغناطيسية هو تفسير محتمل لتوهج أشعة جاما ، واحد من بين العديد من الآخرين كما تناقش الورقة بأمانة في نهايتها”.

وأضاف تروجا أن المغناطيس هي “كائنات فوضوية للغاية”. بالنظر إلى أن إنتاج الذهب يمكن أن يكون عملية صعبة تتطلب ظروفًا محددة ، فمن الممكن أن تضيف المغناطيس الكثير من المكونات الخاطئة ، مثل فائض الإلكترونات ، إلى المزيج ، مما يؤدي إلى معادن خفيفة مثل الزركونيوم أو الفضة ، بدلاً من الذهب أو اليورانيوم.

وقال تروجا: “لذلك ، لن أذهب إلى حد القول إنه تم اكتشاف مصدر جديد للذهب”. “بدلاً من ذلك ، ما تم اقتراحه هو مسار بديل لإنتاجه.”

وقال باتيل إن الباحثين يعتقدون أن المشاعل العملاقة المغناطيسية يمكن أن تكون مسؤولة عن ما يصل إلى 10 ٪ من العناصر أثقل من الحديد في جرة درب التبانة ، ولكن المهمة المستقبلية يمكن أن توفر تقديرًا أكثر دقة.

يمكن أن تتم إطلاق مطياف كومبتون ومهمة التصوير ، أو COSI ، التي من المتوقع أن يتم إطلاقها في عام 2027 ، إلى نتائج الدراسة. تم تصميم تلسكوب Gamma-Ray واسع المجال لمراقبة مشاعل المغناطيسية العملاقة وتحديد العناصر التي تم إنشاؤها داخلها. وقال باتيل إن التلسكوب يمكن أن يساعد علماء الفلك على البحث عن مصادر أخرى محتملة للعناصر الثقيلة في جميع أنحاء الكون.

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com