Плотное горячее кольцо материи, окружающее «новорожденную» черную дыру, может оказаться местом, где производятся тяжелые металлы, такие как золото, серебро, торий и уран, установили астрофизики.
Тяжелые элементы в космосе появляются в результате экстремальных событий с огромным выбросом энергии. Например, во время взрыва сверхновой или столкновения нейтронных звезд атомы вещества сталкиваются с такой огромной силой, что захватывают друг у друга нейтроны. Физики называют это явление быстрым процессом захвата нейтронов, или r-процессом. В его результате из более легких ядер образуются более тяжелые.
Астрофизики предположили, что аккреционные диски черных дыр, образованные в результате слияния нейтронных звезд или гравитационного коллапса, могут быть той экстремальной средой, где тоже возможен r-процесс.
Как известно, в аккреционных дисках из-за гравитации черной дыры вещество разгоняется до релятивистских скоростей, то есть близких к скорости света. Оно нагревается и сильно излучает. Избыток нейтрино в этой среде приводит к превращению протонов в нейтроны, которые необходимы для синтеза тяжелых элементов.
Чтобы проверить свою гипотезу, ученые провели компьютерное моделирование. Оказалось, что решающим фактором является общая масса аккреционного диска — чем он массивнее, тем чаще в нем из протонов образуются нейтроны.
Однако если масса диска слишком высока, эффект оказывается прямо противоположным, говорят исследователи: нейтроны начинают превращаться назад в протоны, что препятствует r-процессу.
Ученые смогли определить золотую середину, в которой тяжелые элементы производятся наиболее активно: масса диска вокруг черной дыры должна составлять от 1 до 10 процентов массы Солнца. В этом случае аккреционные диски превращаются в «фабрики» по производству золота и других тяжелых элементов.
Анна Лысенко
Еще больше интересного о космосе
