Titlu: Jeturile de raze gamma și crearea elementelor grele – O nouă teorie captivantă despre originea materialelor grele din Univers
Înțelegerea originii elementelor grele din cosmos – precum aurul, uraniul sau plutoniul – reprezintă una dintre cele mai complexe și încă nerezolvate dileme din astrofizică. Aceste elemente nu se generează în mod obișnuit în stelele comune, ci au nevoie de condiții extreme de presiune, temperatură și, în special, densitate ridicată de neutroni liberi. O echipă internațională de cercetători de la Laboratorul Național Los Alamos din Statele Unite propune un nou mecanism inovator, detaliat în respectata publicație The Astrophysical Journal, ce investighează o sursă neexplorată până acum: jeturile de raze gamma emise de stelele care suferă colaps și materialul din jurul acestora.
Elementele grele și procesul r – lanțul cosmic al neutronilor
Crearea elementelor grele precum toriul, uraniul sau plutoniul implică un mecanism nuclear numit „procesul r” (rapid neutron capture process – proces rapid de captare a neutronilor). Acest proces include adăugarea rapidă a neutronilor la nucleele atomice, urmată de descompuneri radioactive succesive care conduc la formarea unor nuclee din ce în ce mai grele.
Cu toate acestea, un mare obstacol în înțelegerea acestui proces este determinarea sursei din care provin neutronii liberi necesari. Neutronii nu pot exista mult timp în stare liberă (au un timp de înjumătățire de aproximativ 15 minute), astfel încât trebuie să fie produși într-un număr suficient chiar în momentul și locul corecte în Univers – o condiție extrem de rar întâlnită.
O stea în colaps – nașterea unei „uzine” cosmice de neutroni
Potrivit noului model propus de echipa condusă de dr. Matthew Mumpower, procesul inițiază odată cu dispariția unei stele masive. Pe măsură ce aceasta își consumă combustibilul nuclear, nucleul său cedează sub influența gravitației proprii, formând o gaură neagră.
Dacă steaua colapsată are o rotație suficientă, poate produce un jet de raze gamma – un flux de materie și radiații cu un nivel de energie extrem de ridicat – care străpunge exteriorul stelei. În același timp, se formează un cocon de material fierbinte în jurul jetului. La interfața dintre jet și materialul stelar din jur, fotonii de înaltă energie interacționează cu nucleele atomice, declanșând reacții de conversie a protonilor în neutroni și eliberând neutroni liberi.
Acești neutroni, care nu au sarcină electrică, pot evada din câmpurile magnetice intense ale jetului și se acumulează în cocon, unde pot începe să susțină procesul r pentru formarea elementelor grele. Simulările echipei sugerează că această conversie de materie fotonică în neutroni ar putea să se desfășoare în doar câteva nanosecunde.
Un amestec de fizică fundamentală
Un aspect remarcabil al acestui proces este includerea celor patru forțe fundamentale ale Universului: gravitația (ce determină prăbușirea stelei), interacțiunea electromagnetică (ce reglează emisia de fotoni), forța nucleară tare (responsabilă pentru menținerea nucleelor atomice) și interacțiunea slabă (care permite transformarea protonilor în neutroni).
Această combinație fizică complexă este motivul pentru care replicarea acestui proces în laborator sau simularea sa pe calculator este deosebit de provocatoare. În momentul de față, mulți dintre izotopii teoretic creați în acest context nu pot fi produși pe Pământ, iar caracteristicile lor – cum ar fi masa atomică sau timpul de înjumătățire – rămân necunoscute.
Jeturile și kilonovele – o conexiune surprinzătoare
Până acum, formarea elementelor grele a fost asociată, în principal, cu coliziunile dintre stele neutronice sau fuziunii unei ste
