Znanstvenici su nedavno otkrili prve pouzdane naznake da se nuklearna fisija događa u svemiru. Ovo revolucionarno otkriće pruža uvid u to kako sudari neutronskih zvijezda stvaraju “super-teške” elemente, koji su teži od najtežih poznatih elemenata u periodnom sustavu. Ovi elementi se kasnije raspadaju putem nuklearne fisije, rezultirajući stvaranjem elemenata poput zlata, koje nalazimo u svakodnevnom nakitu.
Nuklearna fisija, koja se temeljito razlikuje od nuklearne fuzije, je proces u kojem se energija oslobađa raspadanjem teških elemenata na lakše. Dok fuzija podrazumijeva spajanje lakših elemenata u teže, fisija se događa kada se teški elementi cijepaju. Ovaj proces nije samo temelj rada nuklearnih elektrana na Zemlji, već je sada, po prvi put, uočen i u svemirskom kontekstu.
Matthew Mumpower, suautor istraživanja i znanstvenik u Nacionalnom laboratoriju Los Alamos, izjavio je: “Postojale su teorije o fisiji u svemiru, ali do sada nitko nije uspio pružiti konkretne dokaze.”
Tim predvođen Ianom Roedererom sa Sveučilišta Sjeverne Karoline analizirao je podatke o spektru elemenata u zvijezdama, tragajući za dokazima nuklearne fisije koja se može dogoditi tijekom sudara neutronskih zvijezda. Ovo otkriće ima potencijal razjasniti porijeklo teških elemenata u svemiru.
Iako je poznato da nuklearna fuzija igra ključnu ulogu u energetici zvijezda i stvaranju elemenata do željeza, proces stvaranja znatno težih elemenata, poput zlata i uranija, ostao je misteriozan. Pretpostavlja se da se ovi rijetki i vrijedni elementi formiraju pri sudaru i spajanju neutronskih zvijezda, čiji ekstremni uvjeti omogućuju nastanak elemenata koji se ne mogu formirati ni u najintenzivnijim unutarnjim područjima zvijezda.
Mumpower i njegov tim identificirali su korelaciju između prisutnosti “laganih preciznih metala” poput srebra i rijetkih poput europija u određenim zvijezdama. Primijećeno je da porast jedne skupine elemenata prati i porast u drugoj skupini.
Elementi s atomskim masama većim od 260
Istraživanje također sugerira da elementi s atomskim masama većim od 260 mogu postojati u blizini neutronskih zvijezda nakon njihovog sudara, premda je njihovo postojanje prolazno. Ovo su elementi znatno teži od onih na teškom kraju periodnog sustava.
Mumpower dodaje: “Ovakva pojava u različitim zvijezdama ukazuje na postojanje konzistentnog procesa tijekom formiranja teških elemenata. To je prvi dokaz o fisiji u svemiru, potvrđujući teoriju koju smo postavili prije nekoliko godina.”
Neutronske zvijezde nastaju kada masivne zvijezde iscrpe svoje zalihe goriva za nuklearnu fuziju, dovodeći do kolapsa njihovih jezgara. Ovaj kolaps je toliko brz da elektroni i protoni tvore gusto more neutrona. Kada se ove zvijezde nalaze u binarnim sustavima, one gube kutni moment zbog emisije gravitacijskih valova, što na kraju dovodi do njihovog sudara i spajanja, stvarajući izuzetno nasilno okruženje.
Sudar neutronskih zvijezda oslobađa brojne slobodne neutrone, što omogućava atomskim jezgrama da ih brzo uhvate, proces poznat kao “brza neutronsko hvatanje” ili r-proces. To dovodi do stvaranja nestabilnih super-teških elemenata, koji se zatim mogu raspasti fisijom na lakše, stabilne elemente poput zlata.
Predviđanja o distribuciji “fisijskih fragmenata” jezgara nastalih r-procesom koja je postavio Mumpower 2020. godine, zajedno s izračunima Nicole Vassh iz TRIUMF-a o ko-produkciji laganih preciznih metala i rijetkih zemnih jezgara, testirana su ne samo promatranjem sudara neutronskih zvijezda, već i analizom obilja elemenata u zvijezdama obogaćenim materijalom stvorenim r-procesom.
Analizirajući 42 zvijezde, istraživački tim pronašao je točnu korelaciju predviđenu od strane Vassh, čime je jasno potvrđena prisutnost fisije i raspada elemenata težih od onih na periodnom sustavu. Ovo dodatno potvrđuje da su sudari neutronskih zvijezda mjesta gdje nastaju elementi teži od željeza.
Mumpower zaključuje: “U zvijezdama pojačanim r-procesom, gdje imamo dovoljno podataka, korelacija je vrlo izražena. Svaki put kada priroda stvori atom srebra, u proporciji se stvaraju i teži rijetki zemni jezgri. Ova dva skupa elemenata su u savršenom skladu. Dokazali smo da za ovaj fenomen može biti odgovoran samo jedan proces – fisija.”
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
