Der NPR-Nachrichtenartikel Astronomers Strike Gravitational Gold In Colliding Neutron Stars erwähnt und zitiert „ Daniel Kasen , einen theoretischen Astrophysiker an der University of California, Berkeley:“
Er verbrachte lange Nächte damit, die eingehenden Daten zu beobachten und sagt, dass die kollidierenden Sterne eine große Trümmerwolke ausspuckten.
„Diese Trümmer sind seltsames Zeug. Es ist Gold und Platin, aber es ist mit etwas vermischt, was man einfach als normalen radioaktiven Abfall bezeichnen würde, und es gibt diese große Wolke radioaktiven Abfalls, die gerade aus dem Fusionsort herausschießt“, sagt Kasen. „Sie beginnt klein, etwa so groß wie eine kleine Stadt, aber sie bewegt sich so schnell – ein paar Zehntel der Lichtgeschwindigkeit –, dass sie nach einem Tag eine Wolke von der Größe des Sonnensystems ist.“
Nach seinen Schätzungen produzierte diese Neutronensternkollision etwa 200 Erdmassen reines Gold und vielleicht 500 Erdmassen Platin. "Es ist eine lächerlich große Menge in menschlichen Maßstäben", sagt Kasen. Er besitzt persönlich einen Platin-Ehering und bemerkt, dass „es verrückt ist zu denken, dass diese Dinge, die sehr weit weg und irgendwie exotisch erscheinen, tatsächlich die Welt und uns auf eine Art intime Weise beeinflussen.“
War die Verschmelzung von Neutronenstern- Binärdateien notwendig, um die Häufigkeit schwerer Elemente wie Gold und Platin zu erklären, oder ist dies nur eine Anekdote? Wie wichtig sind Neutronendoppelsterne für die Häufigkeit schwerer Elemente wie Gold? Gibt es ein bestimmtes oder bemerkenswertes Papier, das ich dazu lesen kann?
Ich habe diese Antwort bereits gelesen , aber ich suche nach einer besseren Erklärung für die Notwendigkeit dieser Art von Verschmelzung, um Füllen zu erklären. Ich bin mir ziemlich sicher, dass es in keinem der beobachteten Gammastrahlenereignisse Spektrallinien von Gold oder einem identifizierbaren schweren Element gibt (aufgrund der unglaublichen Dopplerverbreiterung), also muss die Verbindung tatsächlich von Simulationen stammen.
Die Erzeugung einiger sehr schwerer, neutronenreicher Elemente wie Gold und Platin erfordert das schnelle Einfangen von Neutronen. Dies tritt nur unter dichten, explosiven Bedingungen auf, wo die Dichte freier Neutronen groß ist. Lange Zeit befanden sich die konkurrierenden Theorien und Orte für den r-Prozess in Kernkollaps-Supernovae und während der Verschmelzung von Neutronensternen.
Mein Verständnis ist, dass es für Supernovae zunehmend schwieriger geworden ist, (in theoretischen Modellen) genügend r-Prozess-Elemente zu produzieren, um sowohl die Menge als auch die detaillierten Häufigkeitsverhältnisse von r-Prozess-Elementen im Sonnensystem zu erreichen (siehe zum Beispiel Wanajo et al. 2011 ; Arcones & Thielmann 2012 ). Die erforderlichen Bedingungen, insbesondere eine sehr neutronenreiche Umgebung in den neutrinogetriebenen Winden, sind ohne die Feinabstimmung der Parameter (siehe unten) einfach nicht gegeben.
Stattdessen sind die Modelle, die sich auf Neutronensternverschmelzungen berufen, viel robuster gegenüber theoretischen Unsicherheiten und erzeugen erfolgreich r-Prozesselemente. Das Fragezeichen scheint nur über ihre Häufigkeit zu verschiedenen Zeitpunkten in der Entwicklung einer Galaxie zu sein und wie viel angereichertes Material genau ausgestoßen wird.
Die Ankündigung von GW170817 macht dies alles plausibler. Eine Neutronensternverschmelzung wurde beobachtet. Das Verhalten der optischen und infraroten Emission nach dem Ereignis entspricht den Erwartungen an verschmelzende Neutronensternmodelle (z . B. Pian et al. 2017 ; Tanvir et al. 2017 ). Besonders hervorzuheben ist die sich entwickelnde Opazität und das Verblassen im Blauen und Sichtbaren, wobei das Spektrum vom Infrarot mit breiten spektralen Merkmalen dominiert wird. Dies ist die Erwartung für eine sich ausdehnende Materialwolke, die durch das Vorhandensein von Lanthanoiden und anderen r-Prozess-Elementen stark verschmutzt ist ( Chornock et al. 2017 ). Die vernünftige Übereinstimmung zwischen den Beobachtungen und Modellen legt nahe, dass tatsächlich eine große Menge an r-Prozess-Elementen bei dieser Explosion produziert wurde.
Von dort zu der Behauptung zu gehen, dass der Ursprung des Goldes gelöst ist (wie in der Pressekonferenz behauptet), ist ein Schritt zu weit. Die Menge an produziertem r-Prozessmaterial weist große Unsicherheiten auf und ist modellabhängig. Die Verschmelzungsrate ist im Lokaluniversum nur auf etwa eine Größenordnung beschränkt und im frühen Universum nicht gemessen/bekannt. Was gesagt werden könnte, ist, dass dieser Kanal für die r-Prozess-Produktion direkt beobachtet wurde und daher berücksichtigt werden muss.
Andererseits ist eine r-Prozess-Produktion durch den Supernova-Kanal noch nicht ausgeschlossen. Zumindest einige Simulationen, die Rotation und Magnetfelder beinhalten, scheinen noch „im Spiel“ zu sein (z . B. Nishimura et al. 2016 ). Es könnte sein, dass das Vorhandensein von signifikantem r-Prozess-Material in sehr alten metallarmen Sternen einen Supernova-Kanal erfordert, da die Verschmelzung von Neutronensternen einige beträchtliche Zeit in Anspruch nimmt (z . B. Cescutti et al. 2015 ; Cote et al. 2017 ) . .
Das Gesamtbild ist noch ungewiss. Eine Überprüfung von Siegel (2019) kommt zu dem Schluss, dass die beste Übereinstimmung mit den verfügbaren Beweisen darin besteht, dass einige seltene Arten von Kernkollaps-Supernovae (bekannt als „Kollapsare“) immer noch die beste Wahl sind, um die Elemente des r-Prozesses der Milchstraße zu erklären. Der Hauptbeweis dafür ist das Vorhandensein von Europium (einem r-Prozesselement)-Verstärkungen in einigen sehr alten Halo-Sternen und der allgemeine Trend, Eu/Fe mit zunehmendem Fe zu verringern, was auf eine eher Alpha-Element-ähnliche Produktionsstätte für das r hindeutet -Prozess - dh Supernovae.
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