قام العلماء بمحاكاة الظروف في محيط الثقب الأسود من أجل التحقيق في أصل العناصر الثقيلة في الكون.

نُشر مقال عن هذا في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.

تشكلت جميع العناصر الثقيلة في الكون نتيجة الاندماج النووي.

في الوقت نفسه ، داخل النجوم العادية ، وفقًا للمفاهيم الحديثة ، يمكن فقط تشكيل عناصر لا يزيد وزنها عن الحديد.

البعض الآخر ، مثل الذهب أو اليورانيوم ، جاء من أحداث نادرة ، مثل اندماج النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء.

ابتكر علماء في المعهد الألماني للأيونات الثقيلة نموذجًا لقرص تراكمي كثيف وساخن حول ثقب أسود ، يتشكل عندما تندمج النجوم النيوترونية الضخمة.

لم تتم دراسة التركيب الداخلي لهذه الأقراص ، على وجه الخصوص ، هناك القليل من البيانات حول الظروف التي يتشكل فيها فائض من النيوترونات في سياق التفاعلات النووية.

من المعروف أن النيوترينوات تلعب دورًا رئيسيًا في هذه العملية ، لأنها توفر تحويل البروتونات إلى نيوترونات والعكس صحيح.

يوضح أوليفر جست قائد الدراسة: "في دراستنا ، درسنا بشكل منهجي معدلات تحويل النيوترونات والبروتونات لعدد كبير من تكوينات القرص باستخدام عمليات محاكاة حاسوبية متطورة لأول مرة ، ووجدنا أن الأقراص غنية جدًا بالنيوترونات عند استيفاء شروط معينة".

- العامل الحاسم هو الكتلة الكلية للقرص.

كلما زاد حجم القرص ، زاد عدد النيوترونات التي تتكون من البروتونات نتيجة لالتقاط الإلكترون أثناء انبعاث النيوترينو وتكون متاحة لتخليق العناصر الثقيلة .

ومع ذلك ، إذا كانت كتلة القرص عالية جدًا ، فإن رد الفعل الخلفي يلعب دورًا متزايدًا ، بحيث تعيد النيوترونات التقاط المزيد من النيوترينوات قبل مغادرتها للقرص.

ثم يتم تحويل هذه النيوترونات مرة أخرى إلى بروتونات ، مما يتداخل مع عملية r ". كما أوضحت الدراسة ، تتراوح كتلة القرص المثلى للإنتاج الوفير للعناصر الثقيلة بين 0.01 و 0.1 كتلة شمسية.

وأظهرت الدراسة أن اندماج النجوم النيوترونية ، الذي ينتج عنه أقراص تراكمية بهذه الكتل ، يمكن أن يكون "مصنعًا" لجزء كبير من العناصر الثقيلة. ومع ذلك ، فمن غير الواضح حاليًا مدى شيوع هذه الأقراص.