iPon Cikkek

Aranymesék

Dátum | 2017. 04. 02.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Az emberi történelem során annak kérdése, hogy honnan van a földi arany, és hogyan lehetne még többhöz hozzájutni, gyakran kapott fontos szerepet. Az inkák úgy hitték, hogy az arany az égből hullott alá a napisten könnyeiként. Arisztotelész úgy vélte, hogy az arany megkeményedett víz, amely a föld mélyébe lejutó napsugarak hatására alakult át. Isaac Newton kiterjedt tanulmányokat folytatott azzal kapcsolatban, hogy lehet hétköznapi anyagokból a bölcsek köve révén aranyat csinálni. De az arany kapcsán eszünkbe juthat a mindent arannyá változtató Midász mondája, vagy a szalmából aranyfonalat fonó Rumpelstilz meséje is. Az arany eredetének tudományos magyarázata nem kevésbé izgalmas és fordulatos, mint az említett történetek. Azzal kapcsolatban, hogy hogyan kerül az arany bolygónkra, nagyjából konszenzus van a szakértők között. Körülbelül 4 milliárd éve egy sor meteorit csapódott be bolygónkba, nemesfémekkel hintve meg annak felszínét. Annak kérdésében viszont, hogy hogyan jött létre az arany, már nem ennyire egységes a szakma. Az asztrofizikusok sokáig azt vallották, hogy az arany és a többi nehezebb elem szupernóvarobbanások során keletkezik. Ahogy azonban a számítógépes modellek egyre jobbak lettek, kiderült, hogy ezek a robbanások nem sokkal jobbak az aranygyártásban, mint az alkimisták voltak. Elindult tehát a nyomozás, hogy ha nem a szupernóvák, akkor mi lehet a felelős az univerzum aranyának létrehozásáért. Az utóbbi években a vita egyre hevesebbé válik. A csillagászok egy jelentős része azon az állásponton van, hogy neutroncsillagok összeolvadása során keletkezhettek a nehéz elemek. Mások úgy vélik, hogy ugyan a mezei szupernóvák nem képesek aranyat és más nehézfémeket előállítani, léteznek olyan egzotikus fajták közöttük, amelyek igen. A vita eldöntése érdekében a szakértők rengetegféle módon kutatják az arany keletkezésének mikéntjét a számítógépes szimulációktól kezdve a gammatávcsöveken át a mélytengeri kéregminták vizsgálatáig. Az igazán meggyőző bizonyíték ugyanakkor az lenne, ha sikerülne élőben elcsípni egy olyan kozmikus eseményt, amelyben arany keletkezik.
1957-ben Margaret és Geoffrey Burbidge, William Fowler és Fred Hoyle fizikusok felvázolták, hogyan jöhet létre a csillagok halála során a periódusos rendszer szinte minden eleme. Ezzel egyúttal azt is sugallták, hogy minden – köztük mi emberek is – csillagpor volt egykor. És így van ezzel az arany is. Az ősrobbanás után, amikor kialakultak az első csillagok, az univerzum hidrogénből, héliumból és lítiumból állt. Az égitestek belsejében aztán ezek az elemek nehezebb elemekké kezdtek összeállni. Ez a folyamat azonban megáll a vasnál, amely minden elem közül a legstabilabb. Az ennél nagyobb atommagok létrehozásához már több energiát kell befektetni, mint amennyi felszabadul képződésük során. A nehéz elemek ezért alapesetben nem jönnek létre a csillagokban. Ahhoz, hogy ilyenek képződjenek, neutronokkal kell bombázni a vasatomokat. A neutronok a folyamat során protonná, elektronná és antineutrínóvá bomlanak, megnövelve az atommag rendszámát, és nehezebb elemet hozva létre belőle. Ha a neutronok lassan érkeznek az atommagba, a lassú neutronbefogás (s-folyamat) során például stroncium, bárium vagy ólom képződik. Ahhoz viszont, hogy arany vagy urán jöjjön létre, gyorsabban kell elérniük az atommagot, minthogy bomlani kezdenének. Az úgynevezett r-folyamathoz pedig, ahogy Burbidge és kollégái is felismerték, meghatározott körülmények kellenek. Egyrészt szükséges egy meglehetősen tiszta neutronforrás. Kellenek továbbá nyersanyagként szolgáló vasatomok is. És a két hozzávalót forró, sűrű (de nem túl sűrű) környezetben kell egyesíteni. Arra is szükség van továbbá, hogy az egyesülés egy robbanás folyamán történjen meg, amely a végtermékeket rögtön szét is szórja az űrben. A csillagászok többsége számára hosszú ideig egyetlen ilyen esemény kínálkozott megoldásként: a szupernóva. Szupernóva akkor képződik, amikor egy nagytömegű csillag kifogyott az elsődleges üzemanyagból, és miután magjában megindult a nehezebb elemek fúziója, eléri a vasfázist. Ezt követően a fúzió abbamarad, a csillag pedig összeomlik. A mag sűrűsége megnő, majd az összeomlás energiája darabjaira tépi az égitestet. A szupernóvarobbanásokban látszólag minden megvan, ami a nehézfémek r-folyamatban való képződéséhez kell. Az összeomlás során protonok és elektronok kezdenek egyesülni a magban, kezdetleges neutroncsillaggá alakítva az égitestet, amelynek belsejében bőven akad vas és hő is. A robbanás pedig képes szétrepíteni az új elemeket. A kilencvenes évekre egy ennek az elméletnek megfelelő kép kezdett kirajzolódni a számítógépes modellekből is. A csillag összeomlása után fél másodperccel egy percen keresztül neutrínók áramlanak ki abból. Ezek a nehezebb atomok alapjául szolgáló vas atommagokat is magukkal vihetnek, sok-sok neutronnal együtt.
Egy darabig úgy tűnt, hogy minden összeért, és megvan a titok nyitja. Aztán ahogy a szupernóvamodellek egyre kifinomultabbak lettek, a tökéletesnek látszó modell elkezdett szétesni. A neutrínószél nem tűnt kellően magas hőmérsékletűnek, és nem is volt elég gyors ahhoz, hogy elég neutron jusson el időben az atommagokhoz az r-folyamat végbemenéséhez. Az is kiderült, hogy a neutrínók időnként protont csinálnak a neutronokból, így az sem volt biztos, hogy van-e e folyamatban elég neutron, amely eléri az atommagokat. A szakértők ezért újra a szupernóvamodell legerősebb pontjára kezdtek összpontosítani. Vagyis arra, hogy a szupernóvákból neutroncsillagok lesznek, amelyek a nukleoszintézis ideális helyszínei. Ezek ugyanis tele vannak neutronokkal, a gond csak az, hogy olyan erős gravitációval rendelkeznek, hogy valami jelentős eseményre van szükség, hogy a részecskéket kilőjék magukból. Úgy tűnt, hogy a neutroncsillagot létrehozó robbanás erre nem alkalmas, felmerült azonban a kérdés, hogy mi van, ha később kerül sor egy hasonlóan jelentős katasztrófára. 1974-ben a rádiócsillagászok ráakadtak az első kettős neutroncsillagra. A rendszer tagjai minden keringési ciklus során energiát veszítettek, ami azt sugallta, hogy idővel összeütköznek. James Lattimer és David Schramm még ugyanebben az évben modellezte, hogy mi történhet egy ilyen találkozás során. Mivel két neutroncsillag ütközésének szimulálása túlságosan összetettnek tűnt a rendelkezésre álló eszközökkel, helyette egy neutroncsillag és a fekete lyuk találkozását írták le. Míg egy szupernóva robbanásának fénye rövid időre képes túlszárnyalni a galaxist, amelyben található, a neutroncsillagokat sokkal nehezebb észlelni. A Rák-ködöt létrehozó robbanást a Föld számos kultúrája megfigyelte 1054-ben, az esemény nyomán hátramaradt neutroncsillagot azonban először 1968-ban észlelték. Két összeütközés előtt álló neutroncsillagot pedig még nehezebbnek ígérkezett találni. Lattimer és Schramm azonban úgy vélte, hogy bár még senki sem látott ilyet, ezek a ritka és különleges ütközések megmagyarázhatják az urán, az arany és társaik keletkezését.
Ahogy a két neutroncsillag (vagy egy neutroncsillag és egy fekete lyuk) egymáshoz közelít, az ütközés előtti utolsó körökben elképesztő nagyságú árapályerők hatnak a testekre, jelentős mennyiségű anyagot dobva ki a rendszerből. Mintha egy fogkrémes tubust túl erősen nyomnánk meg, és abból a hátulján is elkezdene távozni a krém, mondja Brian Metzger, a Columbia elméleti fizikusa. Mindkét csillag mögött egyre hosszabb csóva kezd kígyózni, amelyben minden protonra nagyjából tíz neutron jut. Ekkora neutrontömegben és ennyire forró környezetben működhet az r-folyamat, és egy másodperc alatt létrejöhetnek azok az instabil, radioaktív nehézfémek, amelyek aztán idővel arannyá vagy platinává bomlanak le. Legalábbis a szimulációk szerint valahogy így működik a dolog. Neutroncsillagok összeolvadásakor és szupernóvarobbanásokban egyaránt keletkezhet arany, a különbség abban van, hogy mennyi jön létre az elemből és más nehézfémekből. Míg egy szupernóva a becslések szerint annyi aranyat tud kitermelni, mint amekkora a Hold, a neutroncsillagok ütközései során a Jupiter tömegének megfelelő mennyiség képződik a nemesfémből. Utóbbi esetben tehát ezerszer annyi arany keletkezik, de ezek az események sokkal ritkábban következnek be, mint a szupernóvarobbanások. Hogy melyik folyamat felel az univerzum r-folyamatban képződő nehézfémkészleteinek javáért, azt az elemek eloszlásából lehet megállapítani. Ha a világegyetemet elsősorban szupernóvák gazdagították ezekkel az elemekkel, azokból csaknem mindenütt lenne egy kevés. Ha viszont főleg neutroncsillagok ütközéseiben keletkeztek, koncentrált csomókban léteznének ezek a nehézfémek. A legegyszerűbb módot az eloszlás vizsgálatára azok földfelszíni maradványainak tanulmányozása jelenti. Sok-sok évvel azután, hogy a Tejútrendszer egy-egy szupernóvája fellángolt, a robbanása során keletkezett nehézfémek csillagközi porszemcsékké álltak össze, amelyek egy része eljutott a Földre, és lehullott annak felszínére. Az ilyen „poresőknek” máig látható nyomot kellett hagyniuk a kéreg óceánnal fedett részein. 2016-ban meg is jelent egy tanulmány az óceáni kéreg vas-60 eloszlásáról, és a szakértők több szupernóvarobbanás nyomait is azonosították az elmúlt 10 millió évből. Amikor azonban a kutatók plutónium-244-et és más r-folyamatra utaló radioaktív elemeket is keresni kezdtek a kéregben, amelyeknek szintén jelen kellett volna lenniük a mintákban, ezekből gyanúsan keveset találtak.
Úgy tűnik tehát, hogy a legnehezebb elemek előállításáért felelős kozmikus folyamatok a szupernóvarobbanásoknál jóval ritkábban fordulnak elő galaxisunkban, mondja Metzger. Ezzel a konklúzióval azonban nem mindenki ért egyet. Shawn Bishop, a Müncheni Műszaki Egyetem kutatója és kollégái például még mindig reménykednek, hogy idővel találnak olyan plutóniumot a Földön, amely a közelmúltban lezajlott szupernóvarobbanásokból származik. Az elméletek tesztelésére persze távolabbi objektumok vizsgálatával is mód nyílik. Az aranyhoz és az uránhoz hasonló keletkezésű európium például igen jellegzetes színképvonallal rendelkezik, így jelenléte könnyen vizsgálható a csillagok légkörében. A Tejútrendszer halójában található öreg csillagok ilyen vizsgálata azonban egyelőre nem hozott egyértelmű eredményt. Vannak csillagok, amelyek vastartalma nagyon hasonló, európiumból azonban 100-szor annyi van az egyikben, mint a másikban. Bár még messze nincs elegendő adat a teória alátámasztásához, ez az egyenetlen eloszlás többek szerint azt az elméletet támasztja alá, amely szerint a neutroncsillagok ütközései az r-folyamatban képződő nehézfémek forrásai. A csillagászok azonban találtak egy ennél is egyértelműbb jelet utóbbi teória helyességére. Számos törpegalaxisban csak rövid ideig vannak szupernóvák, mielőtt megnyugodna a rendszer. Ez nagyon rövid időt adna arra, hogy az r-folyamat elemei létrejöjjenek. És 2016-ig senki sem talált olyan csillagot a törpegalaxisokban, amely gazdag lett volna nehézfémekben. Aztán tavaly az MIT egyik doktorandusza észrevette, hogy a Reticulum II nevű rendszerben valami furcsaság folyik. Először azt hitte, hogy a spektrográffal van probléma, de később kiderült, hogy nincs gond a műszerrel. A törpegalaxisban valóban létezik hét nehézfémekben gazdag csillag is. Ami azt sugallja, hogy ezek egyetlen, nem túl gyakori esemény eredményeként tettek szert az elemekre. A neutroncsillagok ütközései pedig kétségkívül ritkák, így beleillenének a képbe. Egyesek szerint talán túlságosan is ritkák ahhoz, hogy fedezni tudják a világegyetem r-folyamatból származó nehézfémkészleteit. Egyes becslések szerint galaxisunkban tízezer, mások szerint százmillió évente kerül sor egy-egy ilyen ütközésre. Magyarán senki sem tudja, hogy mennyire ritkák az ilyen események, pedig gyakoriságuk fontos lenne annak felméréséhez, hogy az elmélet mennyire fedi a valóságot.
A gond azonban az, hogy a neutroncsillagok ütközései a legoptimistább becsléssel számolva is túlságosan ritkának tűnnek ahhoz, hogy megmagyarázzák a megfigyelt világegyetem r-folyamatból származó nehézfémeinek mennyiségét. Tehát nagyon úgy tűnik, hogy valami más forrásnak is lennie kell, vagy lennie kellett a múltban. És itt jönnek be a képbe a speciális szupernóvák. Az ötlet az, hogy a csillagok egy része egy kicsit másként viselkedik, mint a többi szupernóva, és ezek robbanása során valahogy mégis végbemegy az r-folyamat. Ha ez igaz a szupernóvák nagyjából egy százalékára, az egyenetlen nehézfém-eloszlást okozna a világegyetemben, de egyúttal nagymennyiségű ilyen elem keletkezésére adna magyarázatot. Ehhez azonban időről időre olyan robbanások kellenének, amelyek során a csillag vaskos mágneses anyagsugarak formájában dobja ki neutrínóit. Így az ezekkel távozó neutrongazdag anyagban máris jóval több nehézfém képződne. Mindenesetre egyre többen osztják azt a nézetet, hogy a nehézfémek nem egységes forrásból származnak. Lehetséges, hogy a báriumnál könnyebb elemek szupernóvákban, a nehezebbek pedig neutroncsillagok ütközésekor keletkeznek. És persze a neutroncsillag-fekete lyuk kettősöket sem lehet lehagyni a palettáról, hiszen ezekben az ütközés előtt a neutroncsillagból szintén távozik anyag. Azt ugyanakkor senki sem tudja, hogy ezzel később mi történik. Még az is lehet, hogy ezek a duók felelnek az r-folyamatból származó nehézfémek javáért. Adatokkal egyelőre nem állnak jól a szakértők, de a helyzet folyamatosan javul, hiszen a 2015-ben két fekete lyuk összeolvadásának gravitációs hullámait érzékelő LIGO rövidesen eléri azt az érzékenységi szintet, amely mellett már neutroncsillagok ütközéseit is detektálni tudja. Ezen észlelési adatokból pedig remélhetőleg rövidesen sokkal pontosabb képünk lesz arról, hogy az ilyen események mennyire gyakoriak. Ami sokat segíthet majd a modellek pontosabbá tételében. És ha a LIGO észlel egy ilyen eseményt, rövidesen arra is lehetőség nyílhat, hogy a legfejlettebb távcsövekkel, például a James Webb űrtávcsővel is megvizsgálják a folyamatot. Így idővel talán élőben is sikerülhet megfigyelni, hogyan keletkezik az arany.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

13. Meteoreso
2017.04.02. 13:58
Tegyünk fel egy abszurd tézist.
A föld magja aranyból lenne...
Előbb utóbb lefúrkálnának és felhoznának X milió tonna aranyat és az arany értéktelenné válna.
Mert tulajdonképen az arany értéktelen csak mi tesszük azzá.
A 100%os arany annyira puha hogy a fogával beleharapva nézték meg régen hogy igazi e. Önmagában ötvözetek nélkül elég kevés mindenre jó, max tvkban vezetőnek. Mindig az jut eszembe a Minecraftról hogy ott az aranycsákány milyen erős hogy mennyire butaságokat tanít a média a gyerekeknek is.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
12. Renhoek Meteo...
2017.04.02. 14:15
Pedig az arany rengeteg mindenre jó... kémia és elektronika főleg. Kár a sok ékszerbe Persze tisztán fémként nem alternatívája az acélnak vagy a titánnak.

... ha lenne sok belőle, akkor értéktelenné válna.

Szerintem amúgy a tengeri, folyami kinyerés lesz majd a jövőben aktuális. Olyan mikro-nanofilterek vagy mikrofluidikai rendszerek amik kiszűrik a tiszta arany és oldott aranyvegyületeket a vízből. Ahogy a patakmeder mélyén összegyűlik évszázadok alatt...
Vagy aranygyűjtő baktériumok, biotechnológia is egy élhető út.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
11. Kogeru
2017.04.02. 16:44
Az aranycsákány annyira erős hogy az a leggyengébb, pillanatok alatt elkopik.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
10. noPublicFG Renho...
2017.04.02. 19:21
Szerintem meg Parkerék kotrója lesz a nyerő. XD
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
9. Renhoek noPub...
2017.04.02. 20:50
Esténként én is néztem
Nem tudom mennyi volt valóságos, de azért ráflasheltem mindig amikor a nagypapi hozta a moonshine üvegekben a goldot... Todd Hoffmannéknak drukkoltam mindig
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
8. Meteoreso Renho...
2017.04.03. 08:17
Mert Hoffmanék a legstílusosabbak... Amit ott nem értek hogy amikor öntik a csomó aranyat a tálba miért fekete egy nagy része ??
Amúgy szerintem is néha amnnyira realyti show mint a Bear Grylls aki szállodába lakik éjjel és kimegy hogy ott aludt a hóban Itt is ha nem történik izgi akkor csinálnak a kamera miatt...Lehet most csődbe mennek...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
7. FaL
2017.04.03. 14:31
Ez elég érdekes cikk, mert tudtommal eddig elég nagy konszenzus volt azt illetően, hogy miként keletkeznek a nehéz elemek az univerzumban.

Számomra kicsit fura ez a neutroncsillag-ütközésre épülő modell, már csak azért is, mert a neutroncsillagok ugye alapvetően neutron degenerált anyagból állnak, amit egy vékony kéreg vesz körbe. Ez egyrészt elég stabil szerkezet, másrészt még ha meg is bomlik, a neutron degenerált anyag lényegében szabadon álló neutronok összessége, abban hol van a nukleoszintézishez szükséges más anyag? Másrészt ismerünk egymáshoz rendkívül közel keringő neutroncsillagokat, akkor ott ömlenie kéne az aranynak (meg más vasnál nehezebb anyagnak is).

Azt sem szabad elfelejteni, hogy a jelenleg elfogadott kozmikus keletkezési elméletek szerint a korai univerzumban döntően óriáscsillagok keletkeztek, amik hamar elpusztultak a tömegük okán, de teleszórták a környezetüket a szuper- és hipernóvák során keletkező nehezebb anyagokkal. Így a később keletkező csillagrendszerek már ebből a nehéz anyagokkal feltöltött ködökből keletkezhettek. Magyarán az, hogy mostanában nem nagyon van olyan sok és energetikus szupernóva, az nem azt jelenti, hogy nem származhatnak onnan a nehéz elemek, csak mára már kevesebb ilyen van, de még így is bőven több, mint neutroncsillag ütközés.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. katt777
2017.04.03. 16:59
Megint sikerült jó sok pénzért nagyon „komoly” „tudósoknak” bebizonyítaniuk, hogy nem tudnak szart se, csak mindezt 1 mondatban leírva ciki lett volna közölni. Ez az elmélet is olyan sánta, hogy már fekvőbeteg. Eleve feltételezik, hogy az univerzum mindig olyan volt és úgy működött, amilyennek most látni csak vélik. Minden jelen időben van nekik, időeltolódás lazán kihagyva, ha egy folyamatot valahol láttak, az aztán tutira úgy zajlott le mindenütt másutt is... Eleve prekoncepciókra keresnek „válaszokat”, nem is sorolom tovább. Lassan már neki sem kezdek ezeknek a szenzációhajhász eszmétlenfuttatásoknak. Érdekes látni azért, hogy az inkák elképzelésének is legalább ugyanekkora a valószínűsége, pedig kevésbé voltak műszerezettek. Vajon hová lettek az elmúlt 2-3 évtizedben a valós tudományos értékű (értsd: nem találgatás egy előre kitalált, feltevéses modell alapján, mert a számítógép bármit elbír) megfigyelések? Mert a bulvár, az megy.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. Renhoek katt7...
2017.04.03. 18:44
Ez azért erősen hipotetikus terület. Majd ott a LIGO és James Webb, lehet adatokat generálni. Addig marad a matek és az összetetz szimulációk minél erősebb szuperszámítógépekkel. A matekból azért elég jó modelleket lehet csinálni, csak ugye bizonyítani nehéz a tér-idő volumene miatt.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. Szefmester katt7...
2017.04.03. 19:29
Idéznéd a cikkből azt a részt ahol figyelmen kívül van hagyva a távolság miatti időeltolódás? (azaz hogy a múltat látják és jelenként gondolnak rá)
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2017.04.04. 11:53
A fizika, ami alapján szimulálnak nem változott egy bitet sem, ha erre gondolsz.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. fofoka Renho...
2017.04.04. 20:57
Nagyon egyszerű: félig áteresztő membrán, ami csak az aranyat fogja fel. Már csak ki kell fejleszteni. :-)
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. BiroAndras FaL
2017.04.06. 11:41
A szabad neutronok elbomlanak protonná, elektronná és anti-neutrínóvá, kb. 10 perces felezési idővel.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!