První důkaz jaderného štěpení ve hvězdách

Analýza poznatků získaných o 42 starých hvězdách v Mléčné dráze odhalila náznaky jaderného štěpení. Znamená to, že ve vesmíru mohou existovat prvky mnohem těžší, než jaké se přirozeně vyskytují na Zemi. Zlato ve vašich špercích je totiž výsledkem masivních explozí starých hvězd - v našem magazínu jsme již o tom psali zde: https://www.3pol.cz/cz/rubriky/astronomie/87-kdo-umira-pro-zlato. Současný výzkum nabízí první přesvědčivý důkaz jaderného štěpení v jádrech hmotných hvězd.

Předpokládá se, že prvky těžší než železo se rodí při některých z nejprudších explozí ve vesmíru, jako jsou např. kataklyzmatické fúze neutronových hvězd. Slučování těchto superhmotných zbytků vzniklých při kolapsu hmotných hvězd vytváří supertěžká atomová jádra plná neutronů. Děj trvá méně než sekundu. Stejně rychle či rychleji prochází neutrony napěchované jádro vnitřními změnami a vytváří prvky, jako je zlato a další. Tento proces vytváří vše, co známe z periodické tabulky.

Analýza chemického složení 42 velmi starých hvězd rozptýlených v oblasti Mléčné dráhy nyní poprvé odhalila, že při vytváření těchto těžkých prvků hraje roli jaderné štěpení – proces, při kterém se atom rozpadá na menší atomy a uvolňuje obrovské množství energie. Tým vědců objevil konzistentní vzor mezi prvky v těchto hvězdách a zjistil, že se pravděpodobně jedná o produkty jaderného štěpení.

Objev naznačuje, že příroda může vytvářet prvky s atomovou hmotností větší než 260, v mžiku je však znovu rozloží. (Zatím nejvyšší známou má oganesson - 294, psali jsme o něm zde: Nový prvek 118 - oganesson | 3 pól - Magazín plný pozitivní energie (3pol.cz)). Výpočetní simulace hvězdného vývoje naznačovaly, že k tomuto těžkému štěpení pravděpodobně dochází, nový výzkum představuje první „přímý důkaz“ tohoto procesu, jak řekl hlavní autor studie Ian Roederer, fyzik a astronom ze Státní univerzity v Severní Karolíně.

Vzory ve hvězdách

Objevy, publikované 7. prosince v časopise Science, poukazují na pozitivní korelaci mezi prvky nalezenými v těchto starých hvězdách, z nichž většina je hmotná jako Slunce a pravděpodobně vznikly v prvních 5 miliardách let po velkém třesku, tedy před více než 9 miliardami let. Analýza ukázala, že ve hvězdách je vyšší výskyt lehčích prvků, jako je rhodium, stříbro a palladium (protonové číslo 45 až 47 v periodické tabulce), stejně jako zvýšená přítomnost těžších prvků, jako je europium, erbium a další s protonovým číslem nad 60. Studované hvězdy v Mléčné dráze spolu vůbec nekomunikují, jediný důvod, proč u nich nacházíme stejný trend, je, že v nich probíhá stejný proces.

Bez štěpení, které rozbíjí jádro atomu na dva kusy, by musely být tyto prvky produkovány odděleně. Pokud by tomu tak bylo, vedlo by to k výrazně odlišnému poměru prvků mezi různými hvězdami a ne ke konzistentní korelaci, kterou vědecký tým detekoval. Právě jaderné štěpení může snadno vysvětlit, proč by relativní množství těchto prvků v různých hvězdách mělo být konzistentní: protože byly vždy produkovány stejným způsobem. Zajímavé a důležité je, že štěpitelné prvky, o kterých se předpokládá, že se zde vyskytují, nebyly na Zemi nikdy vyprodukovány.

S interpretací získaných elementárních dat souhlasí i jiní astronomové. Korelace je tak výrazná, že předložené vysvětlení, i když není přesvědčivé, se zdá být pravděpodobným a rozumným výkladem.

Přirozeně se vyskytující supertěžké prvky mimo rozsah známé periodické tabulky, by mohly potenciálně vysvětlit i jiné záhady: proč jsou některé asteroidy, např. 33 Polyhymnia, tak husté. Viz článek Blízký asteroid může obsahovat prvky „mimo periodickou tabulku“, naznačuje nová studie

Zdroj: 1. důkaz jaderného štěpení ve hvězdách naznačuje prvky, které „nikdy nevznikly na Zemi“ | Živá věda (livescience.com)