Veliki prasak proizveo je svemirski vodik, helij i malo litija. Od tada je na zvijezdama (većim dijelom) bilo da iskovaju ostale elemente, uključujući materiju od koje smo ti i ja napravljeni. Zvijezde su nuklearne kovačnice odgovorne za stvaranje većine elemenata. Ali kada je u pitanju litij, postoji određena nesigurnost.
Nova studija pokazuje odakle dolazi veći dio litija u našem Sunčevom sustavu i našoj galaksiji: vrsta zvjezdane eksplozije tzv. klasični roman .
Litij (Li) je treći element u periodnom sustavu, s atomskom težinom od 6,94. Nije u tolikoj količini kao što biste očekivali, zbog svoje relativne nuklearne nestabilnosti, i protivi se trendu da je elemenata više što su lakši: manje ga ima u Sunčevom sustavu od 25 od prva 32 elementa u periodni sustav elemenata.
Procijenjene količine u našem Sunčevom sustavu prva 32 elementa u periodnom sustavu. Zasluga slike: Swift – vlastiti rad, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=48991521
Litij ima široku primjenu. Koristi se u lijekovima, optici, staklu i keramici, mazivima, pa čak i u oružju. A tu su i sveprisutne litij-ionske baterije koje napajaju sve vrste uređaja i alata.
U periodičnoj tablici koja pokazuje izvore elemenata u svemiru, litij se ističe kao jedini element koji nastaje kroz tri različita procesa: Nukleosinteza Velikog praska , fisija kozmičkih zraka , i zvijezde male mase poput našeg Sunca, kada dođu do kraja svog života.
Ovaj periodni sustav pokazuje izvore kemijskih elemenata. Zasluge slike: Cmglee – Vlastiti rad, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=31761437
Ova nova studija pokazuje da su klasične nove proizvele većinu litija u našem Sunčevom sustavu i u Mliječnoj stazi.
Studija nosi naziv „C arbon–Oxygen Klasične nove su galaktičke7Li proizvođači kao i potencijalni progenitori supernove Ia .” Glavni autor je Sumner Starrfield, profesor na ASU-ovoj školi za istraživanje Zemlje i svemira. Studija je objavljena u The Astrophysical Journalu.
“S obzirom na važnost litija za uobičajene namjene kao što su staklo i keramika otporna na toplinu, litijeve baterije i litij-ionske baterije te kemikalije koje mijenjaju raspoloženje; lijepo je znati odakle dolazi ovaj element”, rekao je Starrfield, koji je profesor Regents na ASU-u Škola istraživanja Zemlje i svemira i a Članica Američkog astronomskog društva . 'A važno je poboljšati naše razumijevanje izvora elemenata od kojih su napravljena naša tijela i Sunčev sustav.'
Tim istraživača pogledao je ono što je poznato kao klasične nove (CN). U CN, bijeli patuljak je u binarnom paru s većom zvijezdom. Bijeli patuljak (WD) je zvjezdani ostatak, zvijezda koja je prestala fuzirati, a sjaji samo svjetlošću pohranjene toplinske energije. WD obično ima približno istu masu kao naše Sunce, ali njegov volumen je sličan Zemljinom.
Ilustracija zvijezde bijelog patuljka koja crta materijal iz svog binarnog suputnika i pričvršćuje ga. Kada se nakupi dovoljno materijala, može pokrenuti klasičnu novu. Zasluga slike: javna domena, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3449824
Ogromna gravitacijska sila WD-a povlači materijal iz njegove zvijezde pratilje. Kako se taj materijal nakuplja na površini WD-a, on se također miješa s materijalom iz samog WD-a, tvoreći lijep eksplozivni pokrivač uglavnom vodika. Na kraju to uzrokuje termonuklearni bijeg (TNR). Odbjegla fuzija vodika događa se na površini WD-a i nastaje klasična nova eksplozija.
Ta eksplozija šalje ogromnu količinu materijala u svemir, a WD sjajno bljesne, povećavajući svoj sjaj za faktor do 50.000. Ali za razliku od 'obične' supernove, klasična nova ne uništava ni WD ni zvijezdu pratilju. Obje su ostavljene netaknute, a proces se ponavlja. Astronomi kažu da svake godine u Mliječnoj stazi ima oko 50 ovih klasičnih novih.
Ali bijeli patuljci nisu monolitni. Njihova masa može se kretati od samo 0,17 solarnih masa do čak 1,33 solarne mase, s vrhom između 0,5 i 0,7 solarnih masa. Također se razlikuju u pogledu toga koliko materijala nakupe od svog suputnika prije nego što postanu nova, i koliko je njihova vlastitog materijala pomiješano s njim.
Ova slika iz studije prikazuje proizvodnju izotopa za WD od 1 Sunčeve mase (gore) i 1,35 Sunčeve mase WD (dolje), oba s omjerom 25/75 WD materijala i zvjezdanog pratećeg materijala u oba slučaja. Obratite pažnju na 'prekomernu proizvodnju' Be-7 u oba slučaja. Zasluge za sliku: Starrfield et al, 2020.
Tim je modelirao WD različite mase i promijenio je omjer WD materijala i zvjezdanog pratećeg materijala. I tu dolaze Li i Berilij (Be).
'Naša sposobnost modeliranja gdje zvijezde dobivaju svoju energiju ovisi o razumijevanju nuklearne fuzije gdje se lake jezgre spajaju s težim jezgrama i oslobađaju energiju', rekao je Starrfield u priopćenje za javnost . 'Trebali smo znati pod kojim zvjezdanim uvjetima možemo očekivati interakciju jezgri i koji su proizvodi njihove interakcije.'
Modeliranje tima pokazalo je da ove klasične nove mogu proizvesti velike količine Be7u izbačenim plinovima. I Budi7ima kratko vrijeme poluraspada; samo oko 53 dana. Zatim se raspada u Li7, najzastupljeniji od samo dva stabilna izotopa Li. Prema ovom istraživanju, većina litija u našem Sunčevom sustavu i Mliječnoj stazi potječe iz drevnih klasičnih novih.
Ova brojka je slična onoj iznad, ali s omjerom WD materije i tvari zvjezdane pratnje 50/50. Dok se obilje nekih elemenata mijenja, prekomjerna proizvodnja Be-7, koji se raspada u Li-7, slična je. Zasluge za sliku: Starrfield et al, 2020.
' Naše prošle studije su pokazali da je mali dio zvjezdane prašine u meteoritima nastao u novima”, rekao je koautor studije Maitrayee Bose. “Dakle, vrijedan doprinos tog rada bio je da su izljevi nove pridonijeli molekularnom oblaku koji je formirao naš Sunčev sustav.”
Ali to nije jedini zanimljiv rezultat njihova rada.
Kada bijeli patuljak eksplodira kao klasična nova, nije sva masa koju je nakupila od svoje zvijezde pratilje uništena ili izbačena u eksploziji. S vremenom neki WD-ovi zapravo postaju masivniji kroz uzastopne cikluse akrecije-eksplozije. Moguće je da neki od ovih WD-ova mogu doći do Chandrasekhar granica , a mogu postati Supernove tipa 1A . Ali koliko?
Njihove simulacije povlače vezu između onoga što se događa s nagomilanim materijalom na WD-u i može li WD narasti i postati supernova tipa 1A.
Ako WD nakupi dovoljno materijala od svog suputnika bez miješanja s vlastitim materijalom, to omogućuje WD-u da nakupi više materijala prije nego što postane klasična nova eksplozija. Također, ako WD nakuplja materijal bez miješanja, ili ako se materijal miješa prerano, rezultirajuća nova eksplozija ne izbacuje previše materijala. U tim uvjetima, WD može narasti dovoljno masivno da na kraju postane supernova.
Studija zaranja još dublje od ovoga, simulirajući omjere materijala iz WD-a i od suputnika dok se skuplja na površini WD-a. Dok su u mnogim slučajevima različiti omjeri omogućili WD-u da raste u veličini tijekom uzastopnih izbijanja nove, 50%-50% omjera WD-a i pratećeg materijala rezultiralo je novima s višim vršnim temperaturama i s masivnijim izbacivanjem koji se kretao većim brzinama.
'Ovo je istraživanje u tijeku i u teoriji i u promatranjima', rekao je Starrfield. “Dok nastavljamo raditi na teorijama, veselimo se kada ćemo moći koristiti NASA-inu Svemirski teleskop James Webb i Rimski teleskop Nancy Grace promatrati nove i saznati više o podrijetlu našeg svemira.”
Supernove su složena pojava. Supernove tipa 1A mogu nastati u različitim situacijama, a postoje različite vrste. Kao što autori spominju u svom radu, još uvijek postoji rasprava o progenitorima tipa 1A. U zaključku ove studije autori također ističu da još uvijek mnogo toga ne znamo o populaciji SN 1A. Ali ako su njihovi rezultati točni, barem znamo da su klasične nove jedan od načina na koji se mogu proizvesti, a znamo i neke detalje iza toga.
A sada znamo i odakle je došao sav litij.
