Frage:
Neutronensterne und Verteilung schwerer Elemente
Mike Maxwell
2017-10-19 08:09:49 UTC
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In den Nachrichten steht natürlich die Theorie, dass ein Großteil der Masse der schwersten Elemente der Erde von kollidierenden Neutronensternen stammen würde. Diese Grafik enthält eine solche Analyse:

enter image description here Ursprung der Elemente im Sonnensystem von Jennifer Johnson ist unter einem Creative Commons Attribution-ShareAlike lizenziert 4.0 Internationale Lizenz. (Größere Version unter http://www.astronomy.ohio-state.edu/~jaj/nucleo/) sup>

Ich weiß nicht, wie genau dies ist ist, aber die URL sieht gut aus. Dies scheint auch eine neue Theorie zu sein, und AFAIK ist dies der erste tatsächliche Beweis dafür.

Wenn dies richtig ist, welche Auswirkungen hat dies auf die Menge schwerer Elemente, die auf Planeten außerhalb zu finden wären unser Sonnensystem? Insbesondere die sehr schweren: Gold, Platin, Thorium, Uran ...

Wir beobachten den Himmel seit einigen Jahren auf Anzeichen von Neutronensternkollisionen (IIUC) und Ich denke, wir beginnen uns ein Bild von der Häufigkeit dieses Ereignisses zu machen. Und ich habe Schätzungen gesehen, wie viel Gold usw. durch dieses besondere Ereignis produziert wurde. Wie viele Planeten würde eine solche Kollision mit der Menge schwerer Elemente auf der Erde versorgen?
(Ich denke, wir wissen nur wirklich über Gold in der Erdkruste und bis zu einem gewissen Grad im Erdmantel Bescheid; sind diese Elemente im Kern konzentriert? ? Irgendeine Vorstellung von schweren Elementen auf anderen Planeten unseres Sonnensystems?)

Also: Angesichts der Häufigkeit des Ereignisses pro Galaxie, der geschätzten Anzahl von Sternen mit Planeten in einer Galaxie usw. ist dies wahrscheinlich dass den meisten Planeten im Vergleich zur Erde schwere Elemente fehlen?

(Nebenbemerkung: Wenn ja, dann könnten Atomkriege auf diesen Planeten selten oder unmöglich sein.)

Einer antworten:
Rob Jeffries
2017-10-19 12:23:15 UTC
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Ich kann einige detailliertere Berechnungen durchführen, aber ich denke, es gibt ein Missverständnis, das Ihre Frage provoziert hat.

Der Gehalt an (z. B.) Gold in Bezug auf andere Elemente im Sonnensystem kann sein leicht in Meteoriten gemessen. Es wird erwartet, dass die Erde eine ähnliche Menge enthält, aber sie ist sehr arm an Wasserstoff und Helium und etwas weniger an leichteren Elementen wie Kohlenstoff und Natrium. Die Oberflächenhäufigkeit von Gold in der Erde ist dann etwas geringer, da es während der Entstehung der Erde sinkt.

Wir erwarten, dass die relative Häufigkeit chemischer Elemente räumlich und zeitlich ziemlich gleichmäßig verteilt ist. Material, das bei Kollisionen von Supernovae und Neutronensternen entsteht, wird im interstellaren Medium recht schnell gemischt. So wird das Material, aus dem das Sonnensystem besteht, durch die Ausscheidungen von bis zu einer Milliarde Sternen kontaminiert, die vor seiner Geburt lebten und starben. Selbst wenn eine Neutronensternfusion direkt neben der Molekülwolke stattgefunden hätte, die die Sonne gebildet hat, hätte diese Wolke möglicherweise eine Million Sonnenmassen Gas enthalten, was die Signatur des Kilonova-Ereignisses verwässert hätte. Wir erwarten, dass dies für alle in unserer Galaxie geborenen Sterne gilt, mit Ausnahme derjenigen, die gleich zu Beginn geboren wurden und bei denen einzelne "Verschmutzungs" -Ereignisse auftreten können.

Die Rate dieser Ereignisse im lokalen Universum ist nur beobachtend bis zu einer Größenordnung bekannt. In der Vergangenheit ist es ebenfalls eher wenig bekannt, kann aber indirekt aus der Rate kurzer Gammastrahlen-Bursts (von denen wir nur einen kleinen, unsicheren Bruchteil sehen) abgeleitet werden, wenn wir annehmen, dass alle sGRBs Neutronensterne verschmelzen und das alles Das Zusammenführen von Neutronensternen erzeugt sGRBs. Die Rate in unserer Galaxie wird aus den Eigenschaften der mageren Anzahl identifizierter Doppelneutronensterne und ihrer Zerfallsraten in der Umlaufbahn extrapoliert und beträgt etwa 1 alle 50.000 Jahre (also etwa 200.000 über die Lebensdauer der Galaxie).

Diese Raten erfordern, dass bei jeder dieser Explosionen etwa 0,0001 bis 0,001 Sonnenmassen sehr schwerer Elemente erzeugt werden, um die Häufigkeit des Sonnensystems zu reproduzieren. Im letzten Fall scheint die Anzahl der schweren Elemente im Auswurf in diesem Bereich zu liegen.

Ich denke, das beantwortet meine Frage, ob andere Planeten in der Galaxie ähnlich viele schwere Elemente haben würden oder ob die Erde (und vermutlich andere Körper in unserem Sonnensystem) "Glück gehabt" hat und viele schwere Elemente bekommen hat. Nach dem, was Sie sagen, scheint es genug solche Elemente zu geben, um herumzugehen, mit der möglichen Ausnahme der frühen Galaxie. (Es gibt auch eine Frage der Homogenität, d. H. Ob Planeten, die in allen Regionen der Galaxie gebildet werden, gleich wahrscheinlich schwere Elemente haben würden - aber ich nehme an, dass dies im Moment ziemlich unerkennbar ist.) Danke!
@MikeMaxwell Wir wissen, dass Dinge weiter in Richtung des galaktischen Zentrums im Durchschnitt metallreicher sind und dass ältere Sterne metallarmer als der Durchschnitt sind. Aber es gibt die Komplikation, dass Sterne von ihrem Geburtsort aus radial wandern können. Es gibt * einige * Hinweise darauf, dass die Sonne nach außen gewandert ist, da sie in diesem galaktischen Radius etwas metallreicher ist als die meisten Sterne.
@Rob: Mir wurde gesagt, dass Metallizität in der Astronomie etwas Schwereres als Helium bedeutet - hängt der galaktische Gradient der Metallizität mit dem Problem sehr schwerer Elemente zusammen? d.h. die Elemente ab der Ordnungszahl 40 oder so. Wenn diese sehr schweren Elemente teilweise oder größtenteils von kollidierenden Neutronensternen stammen, vielleicht auch nicht.


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