Náš svět je plný chemikálií, které by neměly existovat.
Lehčí prvky, jako je uhlík, kyslík a helium, existují díky intenzivní fúzní energii, která spolu rozdrtí protony uvnitř hvězd. Prvky od kobaltu po nikl až měď, až jódem a xenonem, včetně uranu a plutonia, jsou však příliš těžké na to, aby byly vyrobeny hvězdnou fúzí. Ani jádro největšího, nejjasnějšího slunce není horké a natlakované natolik, aby bylo něco těžšího než železo.
A přesto jsou tyto chemikálie ve vesmíru hojné. Něco je dělá.
Klasickým příběhem bylo, že viníkem jsou supernovy - výbuchy, které na konci jejich života roztrhají hvězdy. Tyto exploze by měly krátce dosáhnout energií dostatečně intenzivních, aby vytvořily těžší prvky. Dominantní teorií toho, jak k tomu dochází, jsou turbulence. Jak supernova hodí materiál do vesmíru, teorie jde, vlnky turbulence procházejí jeho větry, krátce komprimují outflung hvězdný materiál s dostatečnou silou, aby zabouchly i atomy železa odolné vůči fúzi na jiné atomy a vytvořily těžší prvky.
Nový model dynamiky tekutin však naznačuje, že je to všechno špatně.
„Abychom mohli zahájit tento proces, musíme mít nějaký přebytek energie,“ uvedla vedoucí studie studie Snezhana Abarzhi, vědkyně z materiálů na University of Western Australia v Perthu. „Lidé už mnoho let věřili, že tento druh přebytku může být způsoben násilnými, rychlými procesy, což mohou být v podstatě turbulentní procesy,“ řekla Live Science.
Ale Abarzhi a její spoluautoři vyvinuli model tekutin v supernově, který naznačuje, že by se mohlo pokračovat něco jiného - něco menšího. Své poznatky představili začátkem tohoto měsíce v Bostonu, na březnovém zasedání americké fyzické společnosti, a své výsledky zveřejnili také 26. listopadu 2018 v časopise Sborník Národní akademie věd.
V supernovové hvězdné jádro vysokou rychlostí vystřelí hvězdný materiál. Ale veškerý tento materiál teče ven stejnou rychlostí. Molekuly v tomto proudu hvězdného materiálu se tak rychle nehýbe. I když může docházet k občasnému zvlnění nebo víření, není zde dostatek turbulencí k vytvoření molekul kolem železa na periodické tabulce.
Místo toho Abarzhi a její tým zjistili, že k fúzi dochází pravděpodobně v izolovaných hotspotech v supernově.
Když hvězda explodovala, vysvětlila, že výbuch není úplně symetrický. Hvězda samotná má nepravidelnosti hustoty v okamžiku před výbuchem a síly, které ji rozstřikují, jsou také trochu nepravidelné.
Tyto nepravidelnosti vytvářejí ultradenzivní ultrahotové oblasti uvnitř již horké tekutiny explodující hvězdy. Namísto prudkých vln, které otřásají celou hmotou, se supernovy tlaky a energie zvláště koncentrují v malých částech explodující hmoty. Tyto oblasti se stávají stručnými chemickými továrnami silnějšími než cokoli, co existuje v typické hvězdě.
A to, jak naznačují Abarzhi a její tým, pocházejí všechny těžké prvky ve vesmíru.
Velkou výzvou je, že se jedná o jediný výsledek a jediný papír. Abychom se tam dostali, spoléhali se vědci na práci s perem a papírem a na počítačové modely, řekl Abarzhi. K potvrzení nebo vyvrácení těchto výsledků budou muset astronomové porovnat skutečné chemické podpisy supernov ve vesmíru - plynové mraky a další zbytky hvězdné exploze.
Zdá se však, že vědci jsou trochu blíže k pochopení toho, kolik materiálu kolem nás, včetně uvnitř našich vlastních těl, je vyrobeno.
