الاخبار

علماء: الثقوب السوداء يمكن أن تصنع الذهب عن غير قصد

أظهرت ورقة بحثية جديدة أن العناصر الثقيلة كالمعادن يمكن أن تتشكل في دوامات الثقب الأسود النشط حديث الولادة، حيث يبتلع الثقب الغبار والغاز من الفضاء المحيط به.

ويتطلب إنشاء معادن مثل الذهب والفضة والثوريوم واليورانيوم ظروفًا نشطة، مثل انفجار مستعر أعظم أو تصادم بين النجوم النيوترونية حسبما نشر موقع “ساينس أليرت”.

وتسهل هذه البيئات القاسية معدل الانبعاث العالي للنيوترينوات وتحويل البروتونات إلى نيوترونات، مما ينتج عنه فائض من الأخير المطلوب للعملية التي تنتج عناصر ثقيلة.

وقال عالم الفيزياء الفلكية أوليفر جست من مركز “جي إس أي هيلمهولتز” في ألمانيا: “في دراستنا ، حققنا بشكل منهجي ولأول مرة في معدلات تحويل النيوترونات والبروتونات لعدد كبير من تكوينات القرص عن طريق محاكاة حاسوبية متقنة، ووجدنا أن الأقراص غنية جدًا بالنيوترونات طالما كانت هناك ظروف معينة قال عالم الفيزياء الفلكية.

وبعدما بدأ الانفجار العظيم، لم يكن هناك الكثير من العناصر تطفو في الفضاء، حتى ولدت النجوم وبدأت في تحطيم النوى الذرية معًا في نواتها، فقد كان الكون عبارة عن خليط من الهيدروجين والهيليوم في الغالب.

​وأدى الاندماج النووي النجمي إلى تشبّع الكون بعناصر أثقل، بدءًا من الكربون وصولًا إلى الحديد بالنسبة للنجوم الأكثر ضخامة، وانتشرت هذه العناصر عبر الفضاء عند موت النجم.

وتتجاوز الحرارة والطاقة اللازمتان لإنتاج الحديد عن طريق الاندماج الطاقة التي تولدها العملية، مما يتسبب في انخفاض درجة الحرارة الأساسية، مما يؤدي بدوره إلى موت النجم في انفجار مذهل – المستعر الأعظم.

حيث تندمج العناصر الأثقل، وتكون الانفجارات نشطة للغاية لدرجة أن الذرات، عند اصطدامها بقوة، يمكنها التقاط النيوترونات من بعضها البعض.

وهذا ما يسمى عملية الالتقاط السريع للنيوترونات، أو عملية “أر”، ويجب أن يحدث بسرعة كبيرة، بحيث لا يكون هناك وقت لحدوث التحلل الإشعاعي قبل إضافة المزيد من النيوترونات إلى النواة.

ومن غير الواضح ما إذا كانت هناك سيناريوهات أخرى يمكن أن تحدث فيها عملية”أر”، ولكن الثقوب السوداء حديثة الولادة هي مرشح واعد، وعلى وجه التحديد، عندما يندمج نجمان نيوترونيان، وتكون كتلتهما المندمجة كافية لقلب الجسم المشكل حديثًا إلى فئة الثقب الأسود.

الانهيارات هي احتمال آخر: الانهيار الجاذبي لنواة نجم ضخم إلى ثقب أسود ذي كتلة نجمية.

في كلتا الحالتين، يُعتقد أن الثقب الأسود الصغير محاط بحلقة كثيفة وساخنة من المواد، تدور حول الثقب الأسود وويبتلعها، مثل الماء في مصفاة المغسلة، وفي هذه البيئات، تنبعث النيوترينوات بكثافة، وقد افترض علماء الفلك منذ فترة طويلة أن التخليق النووي لتوليد عملية “أر” يمكن أن يحدث نتيجة لذلك.

وأجرى جست وزملاؤه مجموعة واسعة من عمليات المحاكاة لتحديد ما إذا كان هذا هو الحال بالفعل، فقاموا بتغيير كتلة الثقب الأسود ودورانه، وكتلة المادة المحيطة به، بالإضافة إلى تأثير العوامل المختلفة على النيوترونات، ووجدوا أنه إذا كانت الظروف مناسبة تمامًا، فيمكن أن يحدث التخليق النووي لعملية “أر” في هذه البيئات.

العامل الحاسم هو الكتلة الكلية للقرص

أضاف جست: “كلما زاد حجم القرص، زاد عدد النيوترونات التي تتكون من البروتونات من خلال التقاط الإلكترونات تحت انبعاث النيوترونات، وهي متاحة لتخليق العناصر الثقيلة عن طريق عملية “أر”.

وأوضح: “ومع ذلك، إذا كانت كتلة القرص عالية جدًا، يلعب التفاعل العكسي دورًا متزايدًا بحيث يتم استعادة المزيد من النيوترينوات قبل مغادرتها للقرص، ثم يتم تحويل هذه النيوترونات مرة أخرى إلى بروتونات، مما يعيق عملية “أر”.

وقال عالم الفيزياء الفلكية اندرياس بوسوين: “هذه البيانات غير كافية حاليًا، ولكن مع الجيل التالي من المسرعات، مثل مرفق أبحاث البروتون والأيونات (إف أيه أي أر)، سيكون من الممكن قياسها بدقة غير مسبوقة في المستقبل”.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى