Как известно элементы первой группы периодической системы - золото и серебро близки по кристаллохимическим свойствам и образуют непрерывные твердые растворы, а самородное золото всегда содержит и некоторое количество серебра, присутствие которого, по сути, и снижает «пробность» Au. Таким образом, в земных условиях химические элементы золото и серебро выступают как близкие «родственники». Оказалось, однако, что степень этого родства, если ее прослеживать от времени их зарождения в условиях нуклеосинтеза, весьма далекая.
Группа немецких учёных провела моделирование процесса образования серебра в сверхновых и выяснила, что он требует доселе неизвестного вида r-процесса и имеет место только в тех звёздах, где не возникает золото.
Тяжёлым элементам, таким как золото и серебро, для образования нужны особые условия. В частности, золото может нарабатываться лишь при взрывах массивных сверхновых звёзд, в которых оно появляется в ходе r-процесса нуклеосинтеза, известного также как быстрый процесс захвата нейтронов. В его ходе более тяжёлые ядра образуются из более лёгких путём последовательного захвата нейтронов в ходе ядерных реакций.
Взрыв сверхновой глазами художника с сайта NASA
Доктор Камилла Хансен (Camilla Hansen) с коллегами (Гейдельбергский университет, Германия) считает, что распространённое мнение о генерации таким способом не только золота, но и серебра, а также палладия — ошибочно. Предпринятое учёными моделирование показало, что лишь у сверхновых тяжелее 8–10 солнечных масс при взрыве можно обнаружить значительные количества золота. В то же время более лёгкие сверхновые ответственны за появление серебра и палладия. Выполненное авторами компьютерное моделирование дало основание говорить о существовании второго r-процесса, ранее неизвестного.
Тщательный анализ спектральных линий множества звёзд нескольких спектральных классов выявил, что наличие в них элементов разных групп строго увязано между собой. Так, в звёздах с низкой «металличностью» обычно может быть либо значительное (относительно среднего фона) количество золота, либо избыток элементов из ряда цирконий — серебро. По мнению исследователей, это означает, что золото и серебро образуются в разных r-процессах, причём тот, что ответствен за возникновение серебра, является совершенно новым и имеет место только при взрыве сверхновых с массой, отличающейся от массы таких, которые нарабатывают золото.
Новый тип r-процесса, ответственный за синтез серебра, требует дальнейшего изучения, полагают астрономы.
«Это первое бесспорное доказательство существования особого процесса ядерного синтеза, имеющего место при взрыве звезды, — отмечает д-р Хансен. — До сих пор это было не более чем спекуляцией. На очереди моделирование этих r- процессов во взрывах сверхновых; только так мы сможем описать условия для образования серебра».
Стоит ли говорить, что выявление не установленных ранее процессов синтеза тяжёлых элементов в недрах звёзд способно пролить свет на некоторые не вполне ясные до сих механизмы эволюции химического состава Вселенной. Они проявляются в насыщенных тяжёлыми элементами звёздах и пылевых облаках ранних галактик, которые мы видим такими, какими они были 12 млрд лет назад.
Соответствующее исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics, а с его препринтом от 3.09.2012 можно ознакомиться здесь.
Подготовлено по материалам Гейдельбергского университета.
Издательско-выставочный центр ВСЕГЕИ
Источники:
http://www.sdteam.com/n6805789
http://www.uni-heidelberg.de/presse/news2012/pm20120906_silber_en.html
C.J. Hansen et al. «Silver and palladium help unveil the nature of a second r-process». Astronomy & Astrophysics (September 2012), doi: 10.1051/0004-6361/201118643
