התנגשויות של כוכבי נויטרונים מעשירות את היקום יותר מאשר התמזגות של חורים שחורים עם כוכבים

מדען של MIT, מ ליגו ואוניברסיטת ניו המפשייר חישבו את כמות היסודות הכבדים הנוצרים כאשר חורים שחורים מתמזגים עם כוכבי נויטרונים והשוו את הנתונים שלהם לכמות היסודות הכבדים שנוצרו כאשר כוכבי נויטרונים מתמזגים. Hsin-Yu Chen, Salvatore Vitale ופרנסואה פוקארט השתמשו במערכות סימולציה מתקדמות ובנתונים מ- מצפה גלי כבידה LIGO-Virgo.

נכון לעכשיו, אסטרופיזיקאים אינם מבינים עד הסוף כיצד נוצרים ביקום יסודות כבדים יותר מברזל. מאמינים שהם נוצרים בשתי דרכים. כמחצית מהיסודות הללו נוצרים בתהליך s בכוכבים בעלי מסה נמוכה (0,5-10 מסות שמש) בשלבים האחרונים של חייהם. אז הם ענקים אדומים. שם מתרחש נוקלאוסינתזה במקום בזמן מהיר נויטרונים להילכד על ידי נוקלידים עם צפיפות נויטרונים נמוכה וטמפרטורות בינוניות.

מקור תמונה: Pixabay / אלה

החצי השני של האלמנטים הכבדים, לעומת זאת, נוצרים במהירות r תהליך, לפיצוצי סופרנובות וקילונובה. לאחר מכן יש לכידה מהירה של נויטרונים רבים, ואחריה סדרה של דעיכה שמובילה להיווצרות של יסוד יציב. תהליך זה דורש טמפרטורות גבוהות וזרימות נויטרונים צפופות מאוד. עם זאת, מדענים מתווכחים על היכן מתרחש תהליך ה-r.

בשנת 2017 חתמה LIGO-Virgo את א מיזוג כוכבי ניוטרונים בהוביל לפיצוץ ענק, שנקרא א קילונובה, לד. באותה תקופה, אושר כי נוצרו אלמנטים כבדים בתהליך זה. עם זאת, קיימת אפשרות שתהליך ה-r מתרחש גם מיד לאחר שכוכב נויטרונים מתמזג עם חור שחור.

המדענים חושדים שכאשר כוכב נויטרונים נקרע על ידי ה תחום כוח משיכה החור השחור זורק לחלל כמות עצומה של חומר עשיר בניוטרונים. עם זאת, המומחים מציינים שתהליך זה חייב להיות חור שחור בעל מסה נמוכה יחסית המסתובב מהר מאוד. חור שחור מסיבי מדי יהפוך מהר מאוד לחומר מה- כוכב ניטרונים לספוג, ומעט יגמר בחלל.

חן, ויטל ופוקארט היו הראשונים להציג את הקהל אלמנטים כבדים בהשוואה המתעוררים בשני סוגי תהליכי r. תוך כדי כך, הם בדקו מודלים רבים שלפיהם תהליך r יכול לפעול.

רוב ההדמיות הראו שבמהלך 2,5 מיליארד השנים האחרונות החלל הועשר פי 2 עד 100 יותר יסודות כבדים מהתמזגות כוכבי נויטרונים מאשר מהתנגשויות בין חורים שחורים לכוכבי נויטרונים. בדגמים שבהם החור השחור הסתובב לאט, המיזוג של כוכבי נויטרונים פי שניים אלמנטים כבדים מהמיזוג של החור השחור וכוכב הנייטרונים. מצד שני, כאשר כוכבי נויטרונים מתמזגים, כאשר ה חור שחור מסתובב באיטיות ובעל מסה נמוכה - פחות מ-5 מסות שמש - עד פי 100 יותר יסודות כבדים מאשר בתהליך r. אולם הנתונים שבידינו כיום נוטים לשלול את קיומם של חורים שחורים כאלה.

מחברי המחקר כבר מתכננים להשתמש בנתונים ליגו, בתולה והיפנית החדשה גלאי KAGRA לשפר. כל שלושת המכשירים אמורים להיות מוכנים לשימוש שוב בשנה הבאה. חישובים מדויקים יותר של קצב הייצור של יסודות כבדים ביקום יהיו שימושיים, בין היתר, כדי לקבוע טוב יותר את גילן של גלקסיות רחוקות.

הדפסה