يمكن أن تكشف أقوى الانفجارات في الكون من أين يأتي الذهب

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

قد تساعد رشقات Gamma-Ray ، وهي أقوى أنواع الانفجارات المعروفة في الكون ، على توفير جزء من اللغز عندما يتعلق الأمر بواحدة من أكثر المشكلات المفتوحة تحديا في جميع الفيزياء-كيف يتم صياغة أثقل عناصر الكون.

تشير نتائج الدراسة الجديدة إلى أن الضوء القوي بشكل غير عادي من رشقات أشعة جاما قد تساعد في إنتاج هذه العناصر من القذائف الخارجية للنجوم التي تموت.

في السابق ، اقترحت الأبحاث أن تشكيل العناصر الأكثر أثقل ، مثل الذهب ، يتطلب كميات وفيرة من النيوترونات التي يمكن أن تمتص النوى الذرية لتصبح أكبر وأكبر. ولكن ولهذا السبب ، “افترض العلماء أن العناصر الثقيلة تم إنشاؤها فقط في الأماكن التي كانت فيها النيوترونات موجودة بالفعل بكميات كبيرة” ، كما قال مؤلف الدراسة ، وهو فيزيائي في مختبر لوس ألاموس الوطني في نيو مكسيكو ، لموقع Space.com.

عادةً ما تكون النيوترونات ملزمة داخل النوى الذرية أو في هذه المسألة التي تشكل نجومًا قوية بشكل غير عادي تسمى النجوم النيوترونية. وقال Mumpower إن التفاعلات النووية مثل الانشطار أو الانصهار يمكن أن تحرر النيوترونات من روابطها للمساعدة في توليد عناصر ثقيلة – ومع ذلك ، “النيوترونات الحرة عادة تتحلل في غضون حوالي 15 دقيقة”. هذا يحد من عدد المواقف المحتملة التي تتوفر فيها النيوترونات المجانية في الوفرة المطلوبة لتشكيل عناصر ثقيلة فقط لبعض السيناريوهات النادرة. أحد هذه السيناريوهات هو الاندماج الكارثي لنجمتين نيوترون.

وقال Mumpower “لقد كنت أدرس أصل العناصر الثقيلة لمدة 20 عامًا”. “إنه يبقيني مدمن مخدرات لأن هناك الكثير من المجهول ، مما يجعلها واحدة من أصعب المشاكل التي يجب حلها في جميع الفيزياء.”

الآن ، يقترح Mumpower وزملاؤه طريقة جديدة لتصوير عناصر ثقيلة. يقولون إن الفوتونات القوية ، أو الجزيئات الخفيفة ، من رشقات أشعة جاما يمكن أن تساعد في توليد النيوترونات.

وقال Mumpower “إذا كان لديك فوتونات نشطة ، فسوف تنتج نيوترونات ، وإذا كان لديك نيوترونات ، فيمكنك إنشاء عناصر ثقيلة”.

يتصور هذا السيناريو الجديد نجمًا هائلاً عندما ينفد وقوده. بدون الطاقة اللازمة لمواجهة دفع ثقلها الهائل ، ينهار جوهر النجم لتشكيل ثقب أسود. يمكن أن يطلق هذا الوفاة الكارثية نبضات قوية بشكل لا يصدق من الإشعاع-رشقات أشعة جاما.

تدور النجوم ، بما في ذلك شمسنا ، وإذا كان هناك ثقب أسود ينتج من نجم يموت بسرعة كافية ، فيمكنه إطلاق طائرة قوية وتوليد فوتونات عالية الطاقة في عمق الطائرة. هذه النفاثة تغلق في القشرة الخارجية للنجم المحتضر ، مما يخلق شرنقة ساخنة من المواد. في هذا الشرنقة الساخنة ، يقترح الباحثون أن الفوتونات ذات الطاقة العالية في الطائرة يمكن أن تتفاعل مع النوى الذرية ، مما ينقل البروتونات إلى النيوترونات بسرعة لا تصدق-بترتيب النانو ثانية. يقول الفريق إن الفوتونات النشطة يمكن أن تفكك النوى الذرية ، كما يقول الفريق ، مما يخلق نيوترونات مجانية. كل هذه النيوترونات يمكن أن تساعد في صياغة عناصر ثقيلة.

وقال Mumpower “مصدر هذه الدراسة بالذات جاء من محادثات مع أطفالي”. “إنهم يحبون مشاهدة مقاطع الفيديو البطيئة على YouTube ، وفي إحدى الأمسيات خلال الوباء ، رأينا مقطعًا لا يصدق من قطار الشحن يتجول في كومة ضخمة من الثلج. لم يختفي الثلج فقط-لقد تم تفجيره على الجانب وضم القطار”.

“ماذا لو كان هذا القطار يمثل طائرة فلكية فيزيائية مليئة بالفوتونات ذات الطاقة العالية ، وتمثل الثلج نجمة تم تفجيرها ، مما يخلق شرنقة ساخنة من المواد القادرة على توليد النيوترونات؟” استدعى الخنزير نفسه التفكير. “أصبح هذا القياس لحظتي” آها “، حيث أطلقت هذا البحث.”

قد تساعد هذه الآلية الجديدة في شرح النتائج السابقة الغريبة ، مثل بعض المواد المشعة مثل Iron-60 و Plutonium-244 تظهر معًا في رواسب الأرض العميقة. اقترح العمل السابق أصلًا خارج الأرض لهذه المواد ، ولكن لا يمكن لعمليات اندماج النجوم النيوترونية ، وهي واحدة من الآليات المعروفة الرئيسية لتشكيل العناصر الثقيلة ، حساب هذه المواد بسهولة.

-يقول العلماء يقولون إن أشعة أشعة جاما شهدت حدثًا مدته 1-000 سنة “وحشي للغاية”.

-يمكن أخيرًا الكشف عن الأصول المراوغة لاندفاعات أشعة جاما الطويلة

-تمكنت غاما-راي ، التي تنقسم إلى قيود ، من إزعاج الغلاف الجوي للأرض

قد تساعد هذه النتائج أيضًا في شرح اكتشاف حديث من كيلونوفا-توهج من الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء-المرتبطة برشافات أشعة جاما طويلة الأمد. ارتبطت الأبحاث السابقة في الغالب كيلونوفاس مع تصادم نجمتين نيوترون أو دمج نجم نيوترون وثقب أسود ، وليس النجوم المنهارة.

يأمل Mumpower أن توفر الملاحظات المستقبلية أدلة واضحة تدعم النتائج الجديدة للفريق. على سبيل المثال ، يمكن أن تتبع مجموعة من التلسكوبات التي يمكنها اكتشاف الضوء والنيوتريونات والأمواج الجاذبية الطريقة التي يمكن بها للنجم المنهار أن يولد انفجار أشعة جاما وكيلونوفا. يقول: “هذه المعلومات ستوفر لنا أدلة على المدخلات في الآلية الفيزيائية المقترحة”.

العلماء مفصلين نتائجهم عبر الإنترنت 20 مارس في المجلة الفيزيائية الفلكية.