Cuối cùng, các nhà khoa học biết làm thế nào vũ trụ tạo ra vàng. Họ đã nhìn thấy nó được tạo ra trong ngọn lửa vũ trụ của 2 ngôi sao va chạm thông qua sóng hấp dẫn mà chúng phát ra.
Tác giả của đám mây mảnh vụn nóng, dày đặc, mở rộng bị tước khỏi các sao neutron ngay trước khi chúng va chạm. Hình ảnh thông qua Trung tâm bay không gian vũ trụ / Phòng thí nghiệm CI của NASA.
Duncan Brown, Đại học Syracuse và Edo Berger, đại học Harvard
Trong hàng ngàn năm, con người đã tìm kiếm một cách để biến vật chất thành vàng. Các nhà giả kim cổ đại coi kim loại quý này là dạng vật chất cao nhất. Khi kiến thức của con người tiến bộ, các khía cạnh huyền bí của thuật giả kim đã nhường chỗ cho các ngành khoa học mà chúng ta biết ngày nay. Tuy nhiên, với tất cả những tiến bộ của chúng tôi trong khoa học và công nghệ, câu chuyện về nguồn gốc của vàng vẫn chưa được biết đến. Cho đến bây giờ.
Cuối cùng, các nhà khoa học biết làm thế nào vũ trụ tạo ra vàng. Sử dụng các kính viễn vọng và máy dò tiên tiến nhất của chúng tôi, chúng tôi đã thấy nó được tạo ra trong ngọn lửa vũ trụ của hai ngôi sao va chạm được LIGO phát hiện đầu tiên thông qua sóng hấp dẫn mà chúng phát ra.
Bức xạ điện từ thu được từ GW170817 hiện xác nhận rằng các nguyên tố nặng hơn sắt được tổng hợp sau hậu quả của các va chạm sao neutron. Hình ảnh qua Jennifer Johnson / SDSS.
Nguồn gốc của các yếu tố của chúng tôi
Các nhà khoa học đã có thể ghép lại với nhau, nơi nhiều yếu tố của bảng tuần hoàn đến từ. Vụ nổ lớn tạo ra hydro, nguyên tố nhẹ nhất và phong phú nhất. Khi các ngôi sao tỏa sáng, chúng hợp nhất hydro thành các nguyên tố nặng hơn như carbon và oxy, các yếu tố của sự sống. Trong những năm sắp chết, các ngôi sao tạo ra các kim loại phổ biến - nhôm và sắt - và nổ chúng ra ngoài vũ trụ trong các loại vụ nổ siêu tân tinh khác nhau.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng những vụ nổ sao này cũng giải thích nguồn gốc của các nguyên tố nặng nhất và hiếm nhất, như vàng. Nhưng họ đã bỏ lỡ một phần của câu chuyện. Nó bám vào vật thể bị bỏ lại sau cái chết của một ngôi sao lớn: một ngôi sao neutron. Neutron sao gói lần một-và-một-nửa khối lượng của mặt trời vào một quả bóng chỉ có 10 dặm. Một muỗng cà phê nguyên liệu từ bề mặt của chúng sẽ nặng 10 triệu tấn.
Nhiều ngôi sao trong vũ trụ nằm trong các hệ nhị phân - hai ngôi sao bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn và quay xung quanh nhau (nghĩ rằng mặt trời nhà Luke Luke trong Mặt trời trong cuộc chiến giữa các vì sao). Một cặp sao khổng lồ cuối cùng có thể kết thúc cuộc sống của họ như một cặp sao neutron. Các sao neutron quay quanh nhau trong hàng trăm triệu năm. Nhưng Einstein nói rằng điệu nhảy của họ không thể tồn tại mãi mãi. Cuối cùng, họ phải va chạm.
Va chạm lớn, phát hiện nhiều cách
Vào sáng ngày 17 tháng 8 năm 2017, một gợn sóng trong không gian đi qua hành tinh của chúng ta. Nó được phát hiện bởi các máy dò sóng hấp dẫn LIGO và Virgo. Sự nhiễu loạn vũ trụ này đến từ một cặp sao neutron có kích thước thành phố va chạm với một phần ba tốc độ ánh sáng. Năng lượng của vụ va chạm này đã vượt qua bất kỳ phòng thí nghiệm đập nguyên tử nào trên Trái đất.
Nghe về vụ va chạm, các nhà thiên văn học trên khắp thế giới, bao gồm cả chúng tôi, đã nhảy vào hành động. Kính viễn vọng lớn và nhỏ quét qua bầu trời nơi có sóng hấp dẫn. Mười hai giờ sau, ba kính viễn vọng đã bắt gặp một ngôi sao hoàn toàn mới - được gọi là kilonova - trong một thiên hà có tên NGC 4993, cách Trái đất khoảng 130 triệu năm ánh sáng.
Các nhà thiên văn học đã thu được ánh sáng từ ngọn lửa vũ trụ của các ngôi sao neutron va chạm. Đã đến lúc hướng các kính thiên văn lớn nhất và tốt nhất thế giới về phía ngôi sao mới để nhìn thấy ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại từ vụ va chạm. Tại Chile, kính viễn vọng Gemini đã đưa chiếc gương lớn 26 feet của nó tới kilonova. NASA lái chiếc Hubble đến cùng một vị trí.
Phim về ánh sáng khả kiến từ kilonova mờ dần trong thiên hà NGC 4993, cách Trái đất 130 triệu năm ánh sáng.
Giống như than hồng của một ngọn lửa trại dữ dội trở nên lạnh lẽo và mờ ảo, hậu quả của ngọn lửa vũ trụ này nhanh chóng biến mất. Trong vài ngày, ánh sáng nhìn thấy mờ dần đi, để lại một tia hồng ngoại ấm áp, cuối cùng cũng biến mất.
Quan sát vũ trụ rèn vàng
Nhưng trong ánh sáng mờ dần này đã được mã hóa câu trả lời cho câu hỏi lâu đời về cách làm vàng.
Chiếu ánh sáng mặt trời qua lăng kính và bạn sẽ thấy quang phổ mặt trời của chúng ta - màu sắc của cầu vồng lan truyền từ ánh sáng xanh bước sóng ngắn đến ánh sáng đỏ bước sóng dài. Phổ này chứa các ngón tay của các yếu tố liên kết và rèn trong ánh mặt trời. Mỗi phần tử được đánh dấu bằng một ngón tay duy nhất của các vạch trong quang phổ, phản ánh cấu trúc nguyên tử khác nhau.
Quang phổ của kilonova chứa các ngón tay của các nguyên tố nặng nhất trong vũ trụ. Ánh sáng của nó mang dấu hiệu đặc trưng của vật liệu sao neutron phân rã thành bạch kim, vàng và các nguyên tố được gọi là khác của quy trình r.
Phổ hồng ngoại và nhìn thấy được của kilonova. Các đỉnh và thung lũng rộng trong quang phổ là những ngón tay của việc tạo ra nguyên tố nặng. Hình ảnh thông qua Matt Nicholl.
Lần đầu tiên, con người đã nhìn thấy thuật giả kim trong hành động, vũ trụ biến vật chất thành vàng. Và không chỉ là một lượng nhỏ: Một vụ va chạm này đã tạo ra ít nhất 10 lượng vàng Trái đất. Bạn có thể đang đeo một số đồ trang sức bằng vàng hoặc bạch kim ngay bây giờ. Hãy nhìn vào nó. Kim loại đó được tạo ra trong ngọn lửa nguyên tử của vụ va chạm sao neutron trong thiên hà của chúng ta hàng tỷ năm trước - một vụ va chạm giống như vụ nổ vào ngày 17 tháng 8.
Duncan Brown, Giáo sư Vật lý, Đại học Syracuse và Edo Berger, Giáo sư Thiên văn học, đại học Harvard
Bài viết này ban đầu được xuất bản trên The Convers. Đọc bài viết gốc.