Sciencemag.cz
Doporučujeme
Odkud se ve vesmíru berou nejtěžší prvky, jako je zlato nebo uran? Těžké prvky obecně vznikají termonukleárními reakcemi v extrémních astrofyzikálních podmínkách, při explozích nebo kolapsech hvězd, srážkách neutronových hvězd apod. Již první pozorování gravitačních vln a elektromagnetického záření provázejících fúze neutronových hvězd naznačila, že při těchto kataklyzmatických srážkách může vznikat mnoho těžkých prvků. Zůstává však otevřená otázka, kdy a proč dochází k vyvržení materiálu do okolního prostředí a zda nemohou existovat i jiné scénáře. Výzkumný tým z GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung v Darmstadtu a jejich kolegové z Belgie a Japonska nyní na základě provedených počítačových simulací tvrdí, že syntéza ultratěžkých prvků je typická pro určité černé díry („hvězdné“ hmotnosti, nikoliv třeba obří monstra v centrech galaxií). K syntézám přitom dochází v obíhajících akrečních discích.
Vnitřní složení takových akrečních disků nebylo dosud dobře prozkoumáno. Měly by zde nicméně panovat podmínky, za nichž se objevuje přebytek neutronů. Vysoký počet neutronů je základním předpokladem syntézy těžkých prvků, protože umožňuje r-proces (rychlý záchyt neutronů v jádře; nejprve roste nukleonové, ale nikoliv protonové číslo jádra a poté dochází k přeměně neutronů na protony za vzniku jader těžších prvků).
Za jakých okolností ovšem akreční disky přebytek neutronů obsahují? Podle provedených simulací je rozhodujícím faktorem celková hmotnost disku. „Čím je disk hmotnější, tím častěji vznikají neutrony z protonů záchytem elektronů (za emise neutrin) a jsou k dispozici pro syntézu těžkých prvků pomocí r-procesu. Pokud je však hmotnost disku příliš vysoká, zvýšenou roli začne hrát i opačná reakce, takže více neutrin je zpětně zachyceno neutrony dříve, než neutrina opustí disk. Neutrony se pak přeměňují zpět na protony, což r-proces brzdí,“ uvádí spoluautor studie Oliver Just z GSI. Simulace vedly k závěru, že optimální hmotnost disku z hlediska co nejvyšší produkce těžkých prvků je přibližně 0,01 až 0,1 hmotnosti Slunce. Splynutí neutronových hvězd produkující akreční disky s těmito hmotnostmi by tedy mohlo být mechanismem vzniku velké části ultratěžkých prvků. Zda a jak často se takové akreční disky vyskytují i u černých děr utvořených přímo kolapsem hmotné hvězdy, to je dosud nejasné.
O Just et al, Neutrino absorption and other physics dependencies in neutrino-cooled black hole accretion disks, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2021). DOI: 10.1093/mnras/stab2861
Zdroj: Helmholtz Association of German Research Centres / Phys.org
Myslenka je to zajimava, jen mi chybi jeden podstatny bod – jak by se supertezka jadra vznikla v tak gravitacne exponovanych mistech dostala mimo oblast pusobnosti cerne diry/netronove hvezdy.
Intuitivne si myslim, ze material akrecniho disku drive ci pozdeji skonci padem na centralni teleso. Neco prehlizim?