เหล็กหลอม

ดังที่ Carl Sagan ผู้ล่วงลับเคยกล่าวไว้ว่า: "ไนโตรเจนใน DNA ของเรา แคลเซียมในฟันของเรา เหล็กในเลือดของเรา คาร์บอนในพายแอปเปิ้ลของเราถูกสร้างขึ้นจากภายในของดาวที่พังทลาย เราสร้างมาจากสิ่งที่เป็นดวงดาว " แล้วธาตุที่หนักกว่าในแผนภูมิธาตุอย่างทองคำ แพลทินัม และยูเรเนียมล่ะ? นักดาราศาสตร์เชื่อว่า "องค์ประกอบ r-process" เหล่านี้ส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่หนักกว่าเหล็กมาก ถูกสร้างขึ้นทั้งหลังการล่มสลายของดาวฤกษ์มวลมากและการระเบิดของซูเปอร์โนวาที่เกี่ยวข้อง หรือการรวมตัวของระบบดาวนิวตรอนคู่ จอร์จ ฟุลเลอร์ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ซึ่งเป็นหัวหน้าศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์และวิทยาศาสตร์อวกาศแห่งมหาวิทยาลัยซานดิเอโกกล่าวว่า "ต้องใช้เตาหลอมชนิดอื่นในการหลอมทองคำ แพลทินัม ยูเรเนียม และธาตุอื่นๆ ที่หนักกว่า เหล็กหลอม " "องค์ประกอบเหล่านี้มักก่อตัวขึ้นในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยนิวตรอน" ในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 7 สิงหาคมในวารสารPhysical Review Lettersเขาและนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีอีกสองคนที่ UCLA คือ Alex Kusenko และ Volodymyr Takhistov ได้เสนอวิธีอื่นที่ดาวสามารถสร้างธาตุหนักเหล่านี้ได้ นั่นคือหลุมดำขนาดเล็กที่เข้ามาสัมผัส ด้วยและถูกดาวนิวตรอนจับไว้ แล้วทำลายทิ้ง ดาวนิวตรอนเป็นดาวฤกษ์ที่เล็กที่สุดและมีความหนาแน่นมากที่สุด หนาแน่นมากจนพื้นผิวหนึ่งช้อนเต็มมีมวลเทียบเท่ากับสามพันล้านตัน หลุมดำขนาดเล็กเป็นเพียงการคาดเดา แต่นักดาราศาสตร์หลายคนเชื่อว่าอาจเป็นผลพลอยได้จากบิกแบง และตอนนี้พวกมันสามารถประกอบเป็น "สสารมืด" ได้แล้วบางส่วน ซึ่งเป็นสิ่งที่มองไม่เห็นและแทบไม่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งการสังเกตการณ์เผยให้เห็นว่ามีอยู่ใน จักรวาล. หากหลุมดำขนาดเล็กเหล่านี้เป็นไปตามการกระจายตัวของสสารมืดในอวกาศและอยู่ร่วมกับดาวนิวตรอน ฟูลเลอร์และเพื่อนร่วมงานของเขาโต้แย้งในรายงานของพวกเขาว่าฟิสิกส์ที่น่าสนใจบางอย่างจะเกิดขึ้น พวกเขาคำนวณว่า ในบางกรณีที่หาได้ยาก ดาวนิวตรอนจะจับหลุมดำดังกล่าวแล้วกลืนกินจากภายในสู่ภายนอกโดยมัน กระบวนการที่รุนแรงนี้สามารถนำไปสู่การขับสสารของดาวนิวตรอนที่หนาแน่นบางส่วนออกสู่อวกาศ "หลุมดำขนาดเล็กที่เกิดจากบิกแบงสามารถบุกรุกดาวนิวตรอนและกินมันจากภายใน" ฟุลเลอร์อธิบาย "ในช่วงมิลลิวินาทีสุดท้ายของการตายของดาวนิวตรอน ปริมาณของวัสดุที่มีนิวตรอนจำนวนมากที่ถูกขับออกมานั้นเพียงพอที่จะอธิบายปริมาณของธาตุหนักที่สังเกตได้" "ในขณะที่ดาวนิวตรอนถูกกลืนกิน" เขากล่าวเสริม "พวกมันหมุนตัวและขับสสารนิวตรอนเย็นออกมา ซึ่งจะคลายตัว ทำให้ร้อนขึ้น และสร้างองค์ประกอบเหล่านี้" กระบวนการสร้างองค์ประกอบที่หนักที่สุดของตารางธาตุนี้จะให้คำอธิบายสำหรับปริศนาอื่นๆ ที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขในเอกภพและภายในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราด้วย "เนื่องจากเหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก เราจึงเข้าใจได้ว่าทำไมกาแลคซีแคระเพียง 1 ใน 10 แห่งจึงอุดมด้วยธาตุหนัก" ฟูลเลอร์กล่าว "การทำลายดาวนิวตรอนอย่างเป็นระบบโดยหลุมดำในยุคดึกดำบรรพ์นั้นสอดคล้องกับความขาดแคลนของดาวนิวตรอนในใจกลางดาราจักรและในดาราจักรแคระ ซึ่งความหนาแน่นของหลุมดำควรจะสูงมาก" นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังคำนวณว่าการขับสสารนิวเคลียร์ออกจากหลุมดำขนาดเล็กที่กลืนกินดาวนิวตรอนจะทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่ไม่สามารถอธิบายได้อีกสามอย่างที่นักดาราศาสตร์สังเกตได้ "พวกมันเป็นการแสดงแสงอินฟราเรดที่โดดเด่น (บางครั้งเรียกว่า "kilonova") การปล่อยคลื่นวิทยุที่อาจอธิบาย Fast Radio Bursts อันลึกลับจากแหล่งที่มาที่ไม่รู้จักซึ่งอยู่ลึกเข้าไปในเอกภพ และโพซิตรอนที่ตรวจพบในใจกลางกาแลคซีโดยการสังเกตการณ์ด้วยรังสีเอกซ์ ” ฟุลเลอร์กล่าว "แต่ละสิ่งเหล่านี้แสดงถึงความลึกลับที่มีมายาวนาน เป็นเรื่องที่น่าแปลกใจจริงๆ ที่คำตอบของปรากฏการณ์ที่ดูเหมือนไม่เกี่ยวข้องกันเหล่านี้อาจเชื่อมโยงกับการสิ้นสุดที่รุนแรงของดาวนิวตรอนที่อยู่ในมือของหลุมดำเล็กๆ"