Нужны ли слияния бинарных нейтронных звезд, чтобы объяснить изобилие золота?

В новостях NPR Астрономы бастуют гравитационным золотом в «Встречающихся нейтронных звездах» упоминает и цитирует слова « Дэниел Касен , теоретический астрофизик из Калифорнийского университета в Беркли:»

Он провел поздние ночи, наблюдая, как поступают данные, и говорит, что сталкивающиеся звезды извергли большое облако мусора.

«Этот мусор - странный материал. Это золото и платина, но он смешан с тем, что вы бы назвали просто обычными радиоактивными отходами, и есть это большое облако радиоактивных отходов, которое только начинает вырастать из места слияния», - говорит Касен. «Сначала он маленький, размером с небольшой город, но движется так быстро - на несколько десятых скорости света, - что через день это облако размером с солнечную систему».

По его оценкам, это столкновение нейтронных звезд произвело около 200 земных масс чистого золота и, возможно, 500 земных масс платины. «Это невероятно большое количество людей», - говорит Касен. У него лично есть платиновое обручальное кольцо, и он отмечает, что «это безумие - думать, что эти вещи, кажущиеся очень далекими и экзотическими, действительно влияют на мир и нас в интимной форме».

Было ли необходимо объединение двойных нейтронных звезд, чтобы объяснить изобилие тяжелых элементов, таких как золото и платина, или это просто эпизодический предмет? Насколько важны двойные нейтронные звезды для содержания тяжелых элементов, таких как золото? Есть ли конкретная или заметная статья, которую я могу прочитать по этому поводу?

Я уже прочитал этот ответ, но я ищу лучшее объяснение необходимости такого слияния для объяснения изобилия. Я почти уверен, что в любых наблюдаемых событиях гамма-лучей нет ничего, что бы показывало спектральные линии золота или какого-либо идентифицируемого тяжелого элемента (из-за невероятного допплеровского расширения), поэтому связь должна фактически исходить из симуляции.

Создание некоторых очень тяжелых элементов, богатых нейтронами, таких как золото и платина, требует быстрого захвата нейтронов. Это произойдет только в плотных, взрывоопасных условиях, где плотность свободных нейтронов велика. В течение долгого времени конкурирующие теории и площадки для r-процесса находились внутри сверхновых с коллапсом ядра и во время слияния нейтронных звезд.

Насколько я понимаю, сверхновым становится все труднее производить (в теоретических моделях) достаточное количество элементов r-процесса, чтобы соответствовать как количественному, так и детальному соотношению содержания элементов r-процесса в солнечной системе (см., Например, Wanajo et al. 2011). ; Arcones & Thielmann 2012 ). Требуемые условия, особенно очень насыщенная нейтронами среда при ветрах, управляемых нейтрино, просто не присутствуют без точной настройки параметров (см. Ниже).

Вместо этого модели, использующие слияния нейтронных звезд, гораздо более устойчивы к теоретическим неопределенностям и успешно производят элементы r-процесса. Вопросительный знак, кажется, только по их частоте в разное время в эволюции галактики и точно, сколько обогащенного материала выбрасывается.

Объявление о GW170817 делает все это более правдоподобным. Слияние нейтронных звезд замечено не было. Поведение оптического и инфракрасного излучения после события соответствует ожиданиям моделей сливающихся нейтронных звезд (например, Пиан и др. 2017 ; Танвир и др. 2017 ). Особо следует отметить развивающуюся непрозрачность и исчезновение синего и видимого цветов, причем в спектре преобладают инфракрасные лучи с широкими спектральными характеристиками. Это ожидание для расширяющегося облака материала, которое сильно загрязнено присутствием лантаноидов и других элементов r-процесса ( Chornock et al. 2017 ). Разумное согласие между наблюдениями и моделями предполагает, что в этом взрыве действительно было произведено большое количество элементов r-процесса.

Оттуда перейти к утверждению, что происхождение золота раскрыто (как утверждается на пресс-конференции), - это слишком далеко. Количество произведенного материала r-процесса имеет большую неопределенность и зависит от модели. Скорость слияний ограничена только примерно на порядок в локальной вселенной и не измеряется / не известна в ранней вселенной. Что можно сказать, так это то, что этот канал для производства r-процесса наблюдался непосредственно и поэтому должен быть принят во внимание.

С другой стороны, производство r-процесса каналом сверхновой еще не исключено. По крайней мере, некоторые симуляции, которые включают вращение и магнитные поля, по-прежнему «в игре» (например, Nishimura et al. 2016 ). Возможно, что присутствие значительного материала r-процесса в очень старых звездах с низким содержанием металлов требует канала сверхновой, поскольку для слияния нейтронных звезд требуется некоторое значительное время (например, Cescutti et al. 2015 ; Cote et al. 2017 ) ,

Общая картина все еще остается неопределенной. В обзоре Siegel (2019) сделан вывод о том, что наилучшее соответствие имеющимся данным состоит в том, что некоторые редкие типы (ы) сверхновых коллапса ядра (известные как «коллапсары») по-прежнему являются лучшим выбором для объяснения элементов r-процесса Млечного пути. Основным доказательством этого является наличие улучшений европия (элемента r-процесса) в некоторых очень старых гало-звездах и общая тенденция к уменьшению Eu / Fe с увеличением Fe, что указывает на создание более похожего на альфа-элемент производственного участка для r -процесс - то есть сверхновые.