تشير التقديرات إلى أنه منذ حوالي 80 مليون سنة، قبل تكوين نظامنا الشمسي، حدث أ كيلونوفا على بعد 1.000 سنة ضوئية فقط منا. كانت هذه الكيلونوفا، التي نتجت عن انفجار نجم نيوتروني، مسؤولة عن تكوين بعض أثقل العناصر الموجودة على الأرض وفي النيازك. وتشمل هذه العناصر الأكتينيدات مثل اليورانيوم والبلوتونيوم والفرميوم، بالإضافة إلى عناصر معينة من المجموعتين 10 و11 من الجدول الدوري، مثل البلاتين والذهب.
سنخبرك في هذه المقالة ما هو الكيلونوفا، وما هي طبيعة النجم النيوتروني ولماذا توجد في المعادن الثمينة مثل الذهب والبلاتين.
ما هو كيلونوفا
عندما يجتمع نجمان نيوترونيان أو نجم نيوتروني وثقب أسود، تكون النتيجة كيلونوفا. ينتج عن هذا الانفجار الاندماجي عناصر فريدة لا يمكن أن تتشكل إلا في مثل هذا الحدث المحدد.
أدى تزايد الاهتمام بالفيزياء النووية خلال الثلاثينيات والتركيز اللاحق على الطاقة النووية في الخمسينيات إلى تسهيل التحول من الكيمياء الجيولوجية إلى الكيمياء الفلكية، والتي لقد سمح لنا باستكشاف التحقيقات الكيميائية من خلال عدسة الفيزياء الفلكية بدلاً من الجيولوجيا. وقد مهد هذا التحول الطريق لدراسة عناصر الجدول الدوري فيما يتعلق بالأجرام السماوية مثل النجوم وحتى المجرات. وبالتالي، تمكنا أخيرًا من تناول الأبحاث العلمية طويلة الأمد، مثل أصل المعادن الثمينة مثل الذهب والبلاتين، وتكوين العناصر الموجودة في الشمس والنيازك، ووجود عناصر معينة من الجدول الدوري في أجواء النجوم البعيدة خارج مجرة درب التبانة.
يتم تكوين العناصر الأثقل من الحديد، باستثناء الهيدروجين والهيليوم والليثيوم، من خلال عملية تسمى التخليق النووي، والتي ويحدث ذلك في الغالب أثناء انفجار النجوم الضخمة المعروفة باسم المستعرات الأعظم. عادة، يتوقف التخليق النووي في الحديد بسبب القيود في التفاعلات النووية ومشاكل في قلب النجم.
ومع ذلك، هناك عناصر إلى جانب الحديد غنية بالنيوترونات بشكل كبير، مما يطرح السؤال: من أين تنشأ هذه العناصر؟ الجواب يكمن في العلاقة بين هذه العناصر والنجوم النيوترونية. للتعمق أكثر في عالم الكيلونوفا وكشف التفسير، يجب علينا أن نفهم الدور الحاسم الذي تلعبه. تدفقات النيوترونات المكثفة، التي تدخل النيوكليونات إلى النواة. وكانت هذه التحقيقات، من بين أمور أخرى، هي الدافع وراء إنشاء محطة الفضاء الدولية.
عندما ينفجر نجم نيوتروني، فإن اضمحلال النيوترونات من خلال النشاط الإشعاعي بيتا يحولها إلى بروتونات. تسمح هذه العملية الأساسية بتكوين عناصر تتفوق على الحديد في الجدول الدوري.
كيلونوفاس وعلاقتها بعملية r
عملية التقاط النيوترونات السريعة، والمعروفة أيضًا باسم عملية r، تحدث حصريًا داخل المستعرات الأعظم. تتضمن هذه العملية سلسلة من التفاعلات النووية، المعروفة باسم التخليق النووي، المسؤولة عن إنتاج أكثر من 50% من النوى الذرية الأثقل من الحديد. وبعد ملايين السنين من التوليف، يتم إطلاق هذه النوى أخيرًا في البيئة النجمية. ومن هناك تساهم في تكوين نجوم جديدة، والتي بدورها تؤدي إلى ظهور أنظمة كوكبية مستقرة.
على الرغم من المعرفة النظرية الواسعة المتاحة، لقد كان تحديًا كبيرًا فهم مدى انتشار عناصر معينة، مثل الذهب والبلاتين. استمرت هذه الحيرة حتى تم اكتشاف أن التدفقات النيوترونية الضرورية يمكن أن تعزى إلى اصطدامات النجوم النيوترونية، مما أدى إلى تكوين الكيلونوفا.
حاليًا، باستخدام نماذج المراقبة الكيميائية الكونية، يمكننا قياس وفرة العناصر داخل مجرة درب التبانة، وبالتالي تحديد وجود الذهب والبلاتين في النيازك والأجرام السماوية الأخرى. وهذا يسمح لنا بإقامة اتصالات بين العناصر المختلفة والأحداث الفيزيائية الفلكية الماضية. بالإضافة إلى ذلك، تقدم بعض هذه الأحداث تفسيرًا لأصل نجم بولاريس، وهو نجم مميز يسهل التعرف عليه في سماء الليل.
كيلونوفا من الانفجار
هل من الممكن أن يكون الكيلونوفا ناجمًا عن انفجار وقع على بعد 1.000 سنة ضوئية من الشمس الأولية؟ للتعمق أكثر في أصول الذهب والبلاتين داخل نظامنا الشمسي، من الضروري التعرف على علماء الفيزياء الفلكية إيمري بارتوس من جامعة فلوريدا وزابولكس ماركا من جامعة كولومبيا. تعتبر مساهماته في هذا المجال أساسية بسبب المنشورات العديدة المحيطة بالموضوع.أصل الذهب والبلاتين على الأرض«. لا تستكشف هذه المنشورات الأصول العامة فحسب، بل تتعمق أيضًا في الأصول المحددة للأكتينيدات، وهي مجموعة من العناصر تتكون من 15 عنصرًا كيميائيًا تتراوح من الأكتينيوم Ac (#89) إلى اللورينسيوم Lr (#103).
الأكتينيدات، المعروفة بطبيعتها المشعة والثقيلة للغاية، تشمل عناصر معروفة مثل اليورانيوم (#92)، والثوريوم (#90)، والبلوتونيوم (#94). وتحظى هذه العناصر الثلاثة بشهرة كبيرة لأنها الأكثر وفرة بين نظيراتها على كوكبنا.
دعونا نتعمق في البحث الذي أجراه عالما الفيزياء الفلكية بارتوس وماركا، اللذين استخدما تكنولوجيا الكمبيوتر المتقدمة لفحص مدى انتشار الأكتينيدات في العديد من النيازك داخل نظامنا الشمسي. وكشفت النتائج التي توصلوا إليها أنه قبل حوالي 80 مليون سنة من تشكيل نظامنا الشمسي، حدث انفجار لنجم نيوتروني على مسافة 1.000 سنة ضوئية. لعب هذا الحدث الكارثي دورًا رئيسيًا في وفرة المعادن الثمينة مثل الذهب والبلاتين والزئبق والبلاتين داخل نظامنا الكوكبي.
كما ترون، فإن البحث في الكون يوفر المزيد والمزيد من المعلومات حول تكوين وأصل كل شيء. آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول ماهية الكيلونوفا وتكوينها وخصائصها وغير ذلك الكثير.