Por que há tanto ouro no universo conhecido?

Há muito ouro no universo, ou pelo menos na área onde vivemos. Talvez isso não seja um problema, porque valorizamos muito o ouro. O problema é que ninguém sabe de onde veio. E isso intriga os cientistas.

Porque a terra foi fundida no momento em que foi formada, quase todo o ouro em nosso planeta naquela época provavelmente mergulhou no núcleo do planeta. Portanto, supõe-se que a maior parte do ouro encontrado em crosta terrestre e o manto foi trazido para a Terra mais tarde por impactos de asteróides durante o bombardeio pesado tardio, cerca de 4 bilhões de anos atrás.

Exemplo depósitos de ouro na bacia de Witwatersrand na África do Sul, o recurso mais rico conhecido ouro na terra, atributo. No entanto, esse cenário está sendo questionado atualmente. Rochas auríferas de Witwatersrand (1) foram empilhados entre 700 e 950 milhões de anos antes do impacto o meteorito Vredefort. De qualquer forma, provavelmente foi outra influência externa. Mesmo se presumirmos que o ouro que encontramos nas conchas vem de dentro, também deve ter vindo de algum lugar de dentro.

1. Rochas auríferas da bacia de Witwatersrand na África do Sul.

Então, de onde veio todo o nosso ouro e não o nosso originalmente? Existem várias outras teorias sobre explosões de supernovas tão poderosas que as estrelas tombam. Infelizmente, mesmo fenômenos tão estranhos não explicam o problema.

o que significa que é impossível de fazer, embora os alquimistas tenham tentado há muitos anos. Obter metal brilhantesetenta e nove prótons e 90 a 126 nêutrons devem ser unidos para formar um núcleo atômico uniforme. Isso é . Tal fusão não ocorre com frequência suficiente, ou pelo menos não em nossa vizinhança cósmica imediata, para explicá-la. gigantesca riqueza de ouroque encontramos na Terra e em. Novas pesquisas mostraram que as teorias mais comuns sobre a origem do ouro, ou seja, colisões de estrelas de nêutrons (2) também não fornecem uma resposta exaustiva à questão de seu conteúdo.

O ouro cairá no buraco negro

Agora sabe-se que os elementos mais pesados formado quando os núcleos dos átomos nas estrelas capturam moléculas chamadas nêutrons. Para a maioria das estrelas antigas, incluindo as encontradas em galáxias anãs a partir deste estudo, o processo é rápido e, portanto, é chamado de "r-process", onde "r" significa "rápido". Existem dois locais designados onde o processo teoricamente ocorre. O primeiro foco potencial é uma explosão de supernova que cria grandes campos magnéticos - uma supernova magnetorotacional. O segundo está se juntando ou colidindo duas estrelas de nêutrons.

Ver produção elementos pesados ​​em galáxias Em geral, os cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia nos últimos anos estudaram vários galáxias anãs mais próximas de telescópio Keck localizado em Mauna Kea, Havaí. Eles queriam ver quando e como os elementos mais pesados ​​das galáxias se formavam. Os resultados desses estudos fornecem novas evidências para a tese de que as fontes dominantes de processos em galáxias anãs surgem em escalas de tempo relativamente longas. Isso significa que elementos pesados ​​foram criados mais tarde na história do universo. Como as supernovas magneto-rotacionais são consideradas um fenômeno do universo anterior, o atraso na produção de elementos pesados ​​aponta para colisões de estrelas de nêutrons como sua principal fonte.

Sinais espectroscópicos de elementos pesados, incluindo ouro, foram observados em agosto de 2017 por observatórios eletromagnéticos no evento de fusão de estrelas de nêutrons GW170817 após o evento ter sido confirmado como uma fusão de estrelas de nêutrons. Os modelos astrofísicos atuais sugerem que um único evento de fusão de estrelas de nêutrons gera entre 3 e 13 massas de ouro. mais do que todo o ouro da terra.

Colisões de estrelas de nêutrons criam ouro, porque eles combinam prótons e nêutrons em núcleos atômicos e, em seguida, ejetam os núcleos pesados ​​resultantes em espaço. Processos semelhantes, que além disso forneceriam a quantidade necessária de ouro, poderiam ocorrer durante explosões de supernovas. “Mas estrelas massivas o suficiente para produzir ouro em tal erupção se transformam em buracos negros”, disse Chiaki Kobayashi (3), astrofísico da Universidade de Hertfordshire no Reino Unido e principal autor do último estudo sobre o assunto, ao LiveScience. Assim, em uma supernova comum, o ouro, mesmo se formado, é sugado para o buraco negro.

3. Chiaki Kobayashi da Universidade de Hertfordshire

E aquelas estranhas supernovas? Este tipo de explosão estelar, a chamada supernova magneto-rotacional, uma supernova muito rara. estrela moribunda ele gira tão rápido nele e está cercado por ele forte campo magnéticoque rolou sozinho quando explodiu. Quando morre, a estrela libera jatos quentes de matéria branca no espaço. Como a estrela está virada do avesso, seus jatos estão cheios de núcleos dourados. Mesmo agora, as estrelas que compõem o ouro são um fenômeno raro. Ainda mais raras são as estrelas criando ouro e lançando-o no espaço.

No entanto, de acordo com os pesquisadores, mesmo a colisão de estrelas de nêutrons e supernovas magneto-rotacionais não explica de onde veio tamanha abundância de ouro em nosso planeta. “As fusões de estrelas de nêutrons não são suficientes”, diz ele. Kobayashi. “E, infelizmente, mesmo com a adição dessa segunda fonte potencial de ouro, esse cálculo está errado.”

É difícil determinar exatamente com que frequência pequenas estrelas de nêutrons, que são remanescentes muito densos de supernovas antigas, colidem umas com as outras. Mas isso provavelmente não é muito comum. Os cientistas observaram isso apenas uma vez. As estimativas mostram que eles não colidem com frequência suficiente para produzir o ouro encontrado. Estas são as conclusões da senhora Kobayashi e seus colegas, que publicaram em setembro de 2020 no The Astrophysical Journal. Essas não são as primeiras descobertas feitas por cientistas, mas sua equipe coletou uma quantidade recorde de dados de pesquisa.

Curiosamente, os autores explicam com algum detalhe a quantidade de elementos mais leves encontrados no universo, como carbono ¹²C, e também mais pesado que o ouro, como o urânio ²³⁸U. Em seus modelos, as quantidades de um elemento como estrôncio podem ser explicadas pela colisão de estrelas de nêutrons e európio pela atividade de supernovas magnetorotacionais. Esses eram os elementos que os cientistas costumavam ter dificuldade em explicar as proporções de sua ocorrência no espaço, mas o ouro, ou melhor, sua quantidade, ainda é um mistério.