Группа международных исследователей вернулась к формированию Солнечной системы 4,6 миллиарда лет назад, чтобы по-новому взглянуть на космическое происхождение самых тяжелых элементов в таблице периодов.
Под руководством ученых, которые сотрудничают в рамках Международной исследовательской сети по ядерной астрофизике (IReNA) (irenaweb.org) и Объединенного института ядерной астрофизики — Центра эволюции элементов (JINA-CEE) (jinaweb.org), Исследование публикуется в последнем номере журнала Science .
Тяжелые элементы, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, такие как железо и серебро, не существовали в начале Вселенной, 13,7 миллиарда лет назад. Они были созданы во времени в результате ядерных реакций, называемых нуклеосинтезом, которые объединили атомы вместе. В частности, йод, золото, платина, уран, плутоний и кюрий, некоторые из самых тяжелых элементов, были созданы с помощью особого типа нуклеосинтеза, называемого процессом быстрого захвата нейтронов или r-процессом.
Вопрос о том, какие астрономические события могут производить самые тяжелые элементы, оставался загадкой на протяжении десятилетий. Сегодня считается, что r-процесс может происходить во время сильных столкновений между двумя нейтронными звездами, между нейтронной звездой и черной дырой или во время редких взрывов после смерти массивных звезд. Такие высокоэнергетические события происходят во Вселенной очень редко. Когда это происходит, нейтроны включаются в ядра атомов, а затем превращаются в протоны. Поскольку элементы в периодической таблице определяются количеством протонов в их ядрах, процесс r создает более тяжелые ядра по мере захвата большего количества нейтронов.
Некоторые из ядер, образованных в результате r-процесса, радиоактивны, и для их распада на стабильные ядра требуются миллионы лет. Йод-129 и кюрий-247 — два таких ядра, которые были образованы до образования Солнца. Они были включены в твердые тела, которые в конечном итоге упали на земную поверхность в виде метеоритов. Внутри этих метеоритов в результате радиоактивного распада образовался избыток стабильных ядер. Сегодня этот избыток можно измерить в лабораториях, чтобы определить количество йода-129 и кюрия-247, которые присутствовали в Солнечной системе незадолго до ее образования.
Почему эти два ядра r-процесса такие особенные? У них есть обычное свойство: они распадаются почти с одинаковой скоростью. Другими словами, соотношение между йодом-129 и кюрием-247 не изменилось с момента их создания миллиарды лет назад.