Chemie

Chemisches Element - Elementproduktion in massiven Objekten

Elementproduktion in massiven Objekten

Obwohl es keine direkten Beweise für die Existenz von gibt Sterne mehr als etwa 50-mal so massereich wie die Sonne, es gibt keinen offensichtlichen Grund, warum viel massereichere Objekte nicht existieren sollten. Wenn sie ausreichend massereich wären, würden sie sich nicht wie gewöhnliche Sterne verhalten, da ihre Anziehungskraft so stark wäre, dass nicht einmal die durch die Umwandlung von Wasserstoff in Helium freigesetzte Energie verhindern würde, dass solche supermassiven Sterne weiterhin schnell zusammenbrechen. Nach den gegenwärtigen theoretischen Vorstellungen kann nichts, wenn ein solcher Kollaps sphärisch symmetrisch ist, das supermassive Objekt daran hindern, auf ein extrem hohes oder unendliches Niveau zu kollabierenDichte; Wenn es jedoch asymmetrisch ist - weil es sich beispielsweise schnell dreht -, besteht die Möglichkeit, dass auf den katastrophalen Zusammenbruch, der als Implosion bezeichnet wird, eine Explosion folgt. Bei der hohen Dichte, Hochtemperaturphase eines solchen Objekts, einige nucleosynthesis (Herstellung von Kernen von Nuclei kleiner) auftreten würde, im Wesentlichen aus Helium , aber mit einer geringen Menge an schwereren Elementen nach den Argumenten früh in diesem Artikel angegeben. Solche Objekte wurden als mögliche wichtige Heliumquelle vorgeschlagen.

Es gibt einige Beobachtungsergebnisse, dass Explosionen in sehr viel größerem Ausmaß als einzelne Supernovae in Galaxien auftreten. In einigen besonderen Galaxien, die starke Radiowellen emittieren, gibt es Hinweise darauf, dass Explosionen eine große Menge Gas Hunderttausende von Lichtjahren in den intergalaktischen Raum geworfen haben . Solche galaktischen Explosionen hängen möglicherweise nicht mit den oben erwähnten theoretischen supermassiven Objekten zusammen, aber es ist schwer zu glauben, dass eine gewisse Nukleosynthese nicht in den Phasen extremer Bedingungen stattfindet, die in solchen Objekten auftreten müssen. Der Vorschlag, dass die Häufigkeit schwerer Elemente in der Nähe des Zentrums der Galaxie höher sein könnte, könnte mit einer früheren Explosion dort zusammenhängen.

Radioaktive Chronologien

Radioaktive Elemente auf der Erde , im Mond und in Meteoriten können nützliche Informationen über das Alter dieser Objekte und über dieDaten der Bildung der schweren Elemente selbst. Die ElementeUran und Thorium zerfallen allmählich in Blei, wobei verschiedene Bleiisotope aus den verschiedenen Isotopen von Uran und Thorium entstehen. Einige Isotope von Blei werden jedoch durch keinen radioaktiven Zerfallsprozess erzeugt. Als sich die Gesteine ​​des Mondes oder der Erdkruste oder der Meteoriten verfestigten, wurde eine weitere chemische Trennung der radioaktiven Elemente und ihrer Zerfallsprodukte verhindert. Durch Untersuchung der relativen Mengen der radioaktiven Isotope und ihrer Zerfallsprodukte ist es möglich, eine Schätzung zu erhalten, wann sich die Gesteine ​​verfestigt haben. Schätzungen können auch mit anderen radioaktiven Isotopen als Uran und Thorium vorgenommen werden.

Die Ergebnisse dieser Diskussionen zeigen, dass sich die Meteoriten oder zumindest der Mutterkörper der Meteoriten vor 4,5 × 10 9 bis 4,6 × 10 9 Jahren verfestigt haben. Es ist möglich, mit einer solchen Zuversicht über dieses Alter zu sprechen, da zwei Isotope von Uran und eines von Thorium sehr unterschiedliche Zerfallszeiten haben, die diesen Wert angeben. Es gibt kein einzigartiges Alter für die Gesteine ​​der Erdkruste, da es in der Erdgeschichte eine beträchtliche vulkanische Aktivität gegeben hat und sich die Gesteine ​​in allen Stadien verfestigt haben. Alle Anzeichen deuten darauf hin, dass die ältesten Gesteine ​​ein Alter haben, das in der gleichen Größenordnung liegt wie das Alter der Mutterkörper der Meteoriten. Nur eine sehr kleine Region derDie Mondoberfläche wurde bisher untersucht, es wurde jedoch festgestellt, dass sie sehr alte Gesteine ​​mit einem Alter von bis zu 4,5 × 10 9 Jahren aufweist. Aus diesen wenigen Beobachtungen können keine Schlussfolgerungen über das Datum der Erstarrung des Mondes gezogen werden, da nichts über seine geologische Vorgeschichte bekannt ist, aber sie stehen sicherlich nicht im Widerspruch zu der Ansicht, dass die Erde, der Mond und die Meteoriten ein ähnliches Alter haben und Herkunft.

Es wurde auch für möglich befunden, Informationen über den Zeitpunkt der Bildung des zu erhalten radioaktive Elemente. Unter der Annahme, dass sowohl radioaktive Kerne als auch ihre stabilen Nachbarn durch den zuvor diskutierten Neutroneneinfangprozess erzeugt werden, sagt die Theorie eine relative Produktionsrate für alle Kerne voraus. Die radioaktiven Kerne können in drei Gruppen eingeteilt werden: kurzlebig, mittellebig und langlebig, wobei kurzlebig wesentlich weniger bedeutet als das angenommene Alter des Universums und langlebig bedeutet, vergleichbar mit diesem Alter. Wenn radioaktive Kerne produziert werden und stetig zerfallen, dann irgendwann die Gesamtmenge eines kurzlebigen Isotopserreicht einen konstanten Wert. In Meteoriten kann man die Zerfallsprodukte solcher kurzlebigen Kerne untersuchen und ihre Häufigkeit bei der Bildung der Meteoriten entdecken. Diese Menge ist niedriger als der erwartete Wert, was darauf hindeutet, dass die Nukleosynthese im Material des Sonnensystems etwa 2 × 10 8 Jahre vor der Verfestigung der Meteoriten und Planeten aufhörte .

Die Untersuchung der Zerfallsprodukte von Kernen mit mittleren Zerfallsraten zeigt, dass ihre Häufigkeit höher ist als wenn die Nukleosynthese während der gesamten galaktischen Geschichte mit einer konstanten Geschwindigkeit stattgefunden hätte. Dies deutet darauf hin, dass das Material des Sonnensystems kurz vor dem Ende der Nukleosynthese, dh vor der Bildung der Sonne und der Planeten, erheblich an schweren Elementen angereichert war. Schließlich geben die sehr langlebigen Isotope Auskunft über die Gesamtzeitskala der Nukleosynthese, die nicht mit dem durch andere Methoden geschätzten galaktischen Alter unvereinbar ist.

Obwohl hinsichtlich dieser Ergebnisse keine einstimmige Übereinstimmung besteht, scheint es im Prinzip möglich zu sein, eine beträchtliche Menge an Informationen über die vergangene Nukleosyntheserate und möglicherweise über die Arten von Objekten zu erhalten, in denen sie aufgetreten sind. Insbesondere kann es schließlich möglich sein, zu entscheiden, ob die meisten Elemente in einer großen Anzahl von Supernovae oder in einer viel kleineren Anzahl von massiven Objekten produziert wurden.