Starověké hvězdy mohly vytvořit supertěžké prvky, které věda nezná

Vědci odhalili náznaky světa nových prvků mimo periodickou tabulku. Nová studie zjistila, že starověké hvězdy mohly produkovat extrémně těžké prvky, které zůstávají vědě neznámé.

Za bohatou rozmanitost prvků v dnešním vesmíru vděčíme hvězdám. Tyto kosmické továrny berou prvky ze svého prostředí a spojují je dohromady, aby vytvořily nové, a když hvězdy nakonec zemřou, roznesou plody své práce po celém vesmíru. To poskytuje další generaci hvězd pro začátek pokročilejší břidlici, která jim umožňuje produkovat stále těžší prvky.

Jaký je však limit tohoto procesu a jak těžký může být prvek? Na tyto otázky se zaměřila nová studie vědců ze Státní univerzity v Severní Karolíně.

Prvky jsou považovány za těžší nebo lehčí v závislosti na jejich atomové hmotnosti, která je definována jako počet protonů a neutronů v jádře jednoho atomu tohoto prvku. Nejtěžším prvkem, který se přirozeně vyskytuje ve významných množstvích, je uran s atomovou hmotností 238 u. Nová studie však našla důkazy zapsané ve hvězdách o tajemných prvcích s atomovou hmotností přes 260 u.

Nejtěžší prvky jsou produkovány prostřednictvím takzvaného r-procesu, který může probíhat pouze v extrémních prostředích neutronových hvězd. V podstatě atomové jádro plovoucí kolem hvězdy je zaplaveno neutrony ve zlomcích sekundy, než se některé z těchto neutronů přemění na protony. Výsledkem je atom těžkého prvku, jako je platina nebo uran.

„R-proces je nezbytný, pokud chcete vyrábět prvky, které jsou těžší než například olovo a vizmut,“ řekl Ian Roederer, hlavní autor studie. „Musíte přidat mnoho neutronů velmi rychle, ale háček je v tom, že k tomu potřebujete hodně energie a hodně neutronů.“ A nejlepším místem k nalezení obojího je zrod nebo smrt neutronové hvězdy, nebo když se neutronové hvězdy srazí a produkují suroviny pro tento proces.“

Tým zkoumal složení 42 dobře prostudovaných hvězd v Mléčné dráze, o kterých je známo, že obsahují těžké prvky vytvořené v dřívějších generacích hvězd. Namísto toho, aby se výzkumníci dívali na každou hvězdu jednotlivě, studovali společně množství prvků v celé skupině a objevili vzory, které dříve chyběly.

Bylo zjištěno, že určité prvky, včetně ruthenia, rhodia, palladia a stříbra, jsou v těchto hvězdách hojné, ale prvky hned vedle nich v periodické tabulce tyto stejné korelace neměly. To, říká tým, je důkazem, že tyto prvky byly vytvořeny rozpadem mnohem těžších prvků. Při postupu zpětně výzkumníci vypočítali, že výchozí těžké prvky by měly atomovou hmotnost nejméně 260 u.

„Ta 260 je zajímavá, protože jsme předtím nezjistili nic tak těžkého ve vesmíru nebo přirozeně na Zemi, dokonce ani při testech jaderných zbraní,“ řekl Roederer. „Ale vidět je ve vesmíru nám dává návod, jak přemýšlet o modelech a štěpení – a může nám poskytnout pohled na to, jak vznikla bohatá rozmanitost prvků.“

Vědci dlouho teoretizovali, že za periodickou tabulkou pravděpodobně existuje více prvků, ale jejich atomové hmotnosti je činí nestabilními, takže se rychle rozpadají na lehčí prvky. To samozřejmě činí jejich nalezení a studium extrémně složité – nejtěžší známý prvek, oganeson, má atomovou hmotnost 294 u a v laboratoři z něj bylo vyrobeno pouze pět atomů.

Výzkum byl publikován v časopise Věda.

Zdroj: NCSU