Bagaimana astronom membuka pabrik luar angkasa untuk menghasilkan emas dan bahan bakar nuklir
Apa itu gelombang gravitasi?
Seperti yang telah kami tulis, gelombang gravitasi adalah riak ruang-waktu yang terjadi ketika dua benda super padat mulai berakselerasi di samping satu sama lain. Bayangkan sebuah kanvas yang direntangkan, di mana satu bola baja dilemparkan - itu akan sedikit mendorong kanvas. Jika kita meletakkan bola kedua di sebelahnya, itu juga akan mendorong kanvas. Tetapi jika kita mulai dengan cepat memindahkan bola dalam bentuk spiral, lebih dekat satu sama lain, maka tempat yang "ditekan" akan mulai saling tumpang tindih dan kainnya akan bergelombang. Hal serupa terjadi di luar angkasa.
Gelombang melemah tajam dengan jarak dari sumbernya. Oleh karena itu, mereka umumnya sangat sulit untuk dideteksi. Percepatan timbal balik dari dua benda supermasif hanya terjadi sebelum penggabungan. Dan lubang hitam jarang bergabung. Bintang neutron - kandidat lain untuk merger dan akuisisi - dapat melakukan ini lebih sering, tetapi puluhan kali lebih ringan. Artinya, adalah mungkin untuk "melihat" peristiwa seperti itu hanya pada jarak yang jauh lebih kecil daripada lubang hitam.
Semua orang di sekitar membicarakan tentang gelombang gravitasi dan penggabungan bintang neutron
Bintang neutron - pabrik ruang angkasa emas dan uranium
Video promosi:
Selain itu, pengamatan penggabungan bintang-bintang semacam itu sangat penting. Ahli astrofisika telah lama menghitung bahwa tanpa proses seperti itu, gambaran alam semesta di sekitarnya “tidak bertambah”. Misalnya planet kita atau tata surya kita - kita memiliki emas, platinum, iridium, dan uranium dalam jumlah yang relatif besar. Ini bagus untuk ahli perhiasan dan ilmuwan nuklir, tetapi sepenuhnya bertentangan dengan semua perhitungan tentang bagaimana unsur-unsur berat seperti itu harus terbentuk. Bintang seperti Matahari hampir tidak "menghasilkan" sesuatu yang lebih berat daripada karbon - massanya terlalu kecil, tekanan di pusatnya juga relatif rendah, dan fusi inti atom semacam itu di pusat bintang kita tidak berjalan.
Ada juga supernova. Mereka adalah bintang masif yang meledak di akhir hidup mereka. Tetapi mereka tidak boleh memberikan terlalu banyak elemen berat. Untuk mendapatkan banyak uranium atau emas, diperlukan lebih banyak neutron bebas yang "terbang" ke dalam inti atom yang lebih ringan - dan dengan sangat cepat, karena jika tidak, nukleus akan membusuk sebelum mengakumulasi jumlah neutron yang diperlukan, yang dengannya ia dapat bertahan untuk waktu yang lama. Dan proses perekrutan neutron dalam ledakan supernova (proses-s), seperti keberuntungan, terlalu lambat.
Oleh karena itu, hipotesis diajukan untuk apa yang disebut proses-r, atau kumpulan neutron yang cepat oleh inti atom. Masalahnya adalah ia membutuhkan banyak neutron bebas di sekitar atom. Kandidat terbaik untuk ini adalah bintang neutron. Diameternya biasanya kurang dari panjang rata-rata kota Rusia, tetapi massanya lebih besar dari Matahari. Oleh karena itu, terdapat kepadatan materi yang sangat besar, dan medan gravitasinya 200 miliar kali lebih kuat dari Bumi dan tujuh miliar kali lebih kuat daripada di permukaan Matahari.
Lubang hitam jarang bergabung
Dari gravitasi seperti itu, atom-atom "meratakan" satu sama lain, dan sebagian dari neutron "terbang" darinya. Jika dua bintang neutron bertabrakan, maka inti atom akan mulai aktif bercampur dengan neutron pada tekanan dan suhu yang luar biasa. Dan inilah yang dibutuhkan untuk pembentukan emas, platinum, uranium, dan sesium lainnya. Dipercaya bahwa dengan cara inilah muncul sekitar setengah dari semua elemen yang lebih berat daripada besi yang mengelilingi kita. Ya, ya, cincin kawin di jari Anda membawa substansi dari penggabungan sepasang bintang neutron!
Gelombang gravitasi sebagai penembak. Teleskop sebagai penggali emas
Itu adalah hipotesis yang bagus, tapi memiliki kelemahan - bintang neutron sangat "gelap". Ketika Anda memiliki gravitasi 200 miliar lebih kuat dari Bumi, foton akan kesulitan meninggalkan permukaan. Mereka praktis punah, radiasi mereka dalam jarak yang terlihat tidak terlalu kuat. Bintang neutron sulit dilihat selama ratusan tahun cahaya. Dan merger tidak sering terjadi, dan kebanyakan terjadi sangat jauh. Sebelum pendaftaran gelombang gravitasi pertama tahun lalu, sangat sulit untuk menemukan jejak peristiwa semacam itu.
Pada 17 Agustus 2017, astronom mencatat fluktuasi ruang-waktu yang berlangsung selama 100 detik. Mereka segera menduga bahwa itu terjadi ketika dua bintang neutron mendekat dan bergabung. Untuk pertama kalinya ada kesempatan untuk membuktikan hipotesis lama!
Namun, gelombang gravitasi tidak semuanya. Ya, gelombang GW170817 yang direkam oleh detektor LIGO Amerika (yang dibuat, menurut skema yang diusulkan di Uni Soviet pada 1950-an) menunjukkan bahwa kali ini benda-benda dari 1,1-1,6 massa matahari bergabung. Yang terlalu kecil untuk lubang hitam. Tapi di sisi lain, inilah kisaran massa yang bisa dimiliki bintang neutron. Namun, bagaimana memahami jika emas, uranium, dan unsur-unsur lain yang asalnya tidak jelas terbentuk di sana?
Untuk ini, teleskop dan spektrometer lebih dari 70 observatorium di seluruh dunia digunakan. Mereka melihat radiasi gamma dari peluruhan unsur radioaktif berat dan jejak spektral cesium, telurium, platinum, emas, dan unsur lainnya. Lebih penting lagi, mereka melihat kilonova kilat. Ini adalah sebutan untuk ledakan bintang "seribu baru", yang, pada saat yang sama, lebih lemah dari supernova. Hingga saat ini, mereka hanya terlihat melalui teleskop. Dan meskipun ada dugaan bahwa ini adalah penggabungan dua bintang neutron, tidak mungkin untuk memverifikasi ini sebelum pendaftaran gelombang gravitasi GW170817.
Lebih banyak emas dibutuhkan, Tuanku
Mengamati jejak logam berat itu bagus. Tetapi akan jauh lebih baik untuk membuatnya lebih banyak, tidak terbatas pada penemuan saat ini. Sungguh luar biasa bahwa sekarang manusia memiliki LIGO dan kemampuan untuk mencari kilonova lebih lanjut menggunakan gelombang gravitasi.
Intinya adalah sampai kita memahami frekuensi penggabungan tersebut, tidak akan jelas berapa banyak unsur berat yang berasal dari bintang neutron. Selain itu, merger merupakan peristiwa yang berbahaya. Ketika satu objek hyperdense dengan diameter Perm jatuh ke objek lainnya, pembentukan elemen berat disertai dengan flash gamma yang kuat. Para astronom telah lama mempertanyakan bahwa peristiwa seperti itu dengan radiasi gamma dapat mensterilkan Bumi. Setidaknya jika itu terjadi sangat dekat dan planet kita "dalam fokus" wabah. Beberapa peneliti percaya bahwa ini telah terjadi, itulah sebabnya ada kepunahan massal di planet ini. Untuk memahami seberapa serius ancaman tersebut, dan apakah perlu untuk melawannya, adalah ide yang baik untuk terlebih dahulu mengetahui seberapa sering "pabrik emas" yang mematikan seperti itu muncul.
ALEXANDER BEREZIN
