Veškeré zlato se zrodilo v umírajících hvězdách

- Vesmír autor: Ladislav Loukota

Carl Sagan svého času pravil, že my všichni jsme z hvězdného prachu. Nešlo o básnickou licenci. Složitější chemické prvky, včetně uhlíku, na němž stojí náš život, totiž na počátku vzniku vesmíru ještě neexistovaly. Vznikly až syntézou během hvězdných jevů – supernov a další kataklyzmat – z první a druhé generace hvězd. Uhlík však rozhodně není jediný výtečník, který se zrodil během podobných obřích katastrof - mezi další totiž patří i zlato. Díky nové studii jsme moudřejší ohledně toho, uvnitř kterých kosmických jevů se tak mohlo dít.

Proces vzniku kolapsaru, tedy zhroucení hvězdy do černé díry

Proces vzniku kolapsaru, tedy zhroucení hvězdy do černé díry,zdroj: Profimedia.cz

Čas od času někteří lidé vyjádří své obavy z toho, že by částicové srážky v urychlovači LHC mohly způsobit "druhý Velký třesk". Astrochemie se však experimentům v LHC jenom hurónsky směje – ve srovnání s energiemi supernov, zvláště u obřích hvězd vzniklých po Velkém třesku, jsou pokusy CERNu jenom nevinným pšouknutím. Právě podobně extrémní jevy byly však potřebné k syntéze mnoha důležitých prvků, zlato nevyjímaje. Jenom obří hvězdné katastrofy mohly zajistit dostatečné množství energie k tomu, aby se protony a neutrony sloučily do těžkého atomu, který definuje zlato.

Ne všechny hvězdné tragédie však měly podobu supernovy. Astrofyzika se tak stále snaží vystopovat nejpravděpodobnější kořeny těch jevů, při nichž vznikaly těžké kovy. Pár let nazpět ukázala studie, že ani supernovy samotné nemusely mít dostatečnou energii ke vzniku zlata. Zatímco se uvnitř hvězd rodil uhlík a železo, zlato potřebovalo výraznější nakopnutí.

Objevila se tak možnost, že namísto supernov zlato pochází ze srážek neutronových hvězd – tedy hvězdných pozůstatků právě po supernově. Možná si pamatujete, že jednu takovou předloni zachytily detektory gravitačních vln jako vlnu GW170817. Pozorování dalšího vývoje jejich srážky přitom naznačuje, že během kolize skutečně vznikly i těžké kovy včetně zlata. Nejnovější práce se ale přesto domnívá, že to nemusí být zlatu dobré!

Studie týmu Daniela Siegela totiž indikuje, že teprve takzvané kolapsary mohly být hlavním zdrojem zlata ve vesmíru. Ačkoliv totiž zlato vzniká i v případě srážek neutronových hvězd, podle výpočtů Siegelova týmu to nestačí na vysvětlení pravděpodobných kvantit a relativně brzkého výskytu zlata v historii vesmíru.

Jednoduše řečeno, na srážky neutronek stále dochází příliš řídce. Není jasné, jak by se v krátké časové ose mohlo objevit dost supernov, které by vedly k dostatečnému vzniku neutronových hvězd, které by se v dostatečném počtu srážely, abychom mohli zlato detekovat již ve složení dávných hvězd.

To nejhorší z obou světů

Kolapsary však zlato zajistit mohly – podle výpočtů totiž během zhroucení hvězdy může vzniknout až třicetkrát více zlata než během kolize neutronových hvězd! Tušíme navíc, že kolapsary mohly nastat poměrně brzy po hvězdném vzniku. Kolapsary jsou přitom v zásadě spojením předešlých tezí o vzniku zlata. Kolapsar je totiž jev, při němž se extrémně hustá hvězda v důsledku své explozivní supernovy nezhroutí do neutronové hvězdy, ale do černé díry.

To by mohlo naznačit, že z takové hvězdy nic neunikne, opak je však pravdou. Aby vznikl kolapsar, musí velmi těžká hvězda předtím v supernově odhodit vnější vrstvy své atmosféry. Černá díra vznikne až v bývalém jádře. Kombinace obou jevů poskytuje podle Siegela dostatečné energie na to, po čem toužili alchymisté.

Co je u kolapsarů podstatnější, alespoň z hlediska statistiky, je potřeba jenom jediné hvězdy. Zatímco ke srážkám neutronových hvězd tak potřebujeme dvě předešlé supernovy a jejich hvězdná torza, kolapsar si vystačí s jediným objektem. Podle Siegelových výpočtů tak na 80 procent zlata vzniká právě během kolapsarů s tím, že zbylých 20 procent zajistily kilonovy, tedy srážky neutronových hvězd.

Je to trochu paradox, ale po všech pozorováních a výpočtech se vlastně zlatá otázka vrací nazpět k supernovám, byť supernovám se specifickým finále v podobě černé díry. Není samozřejmě vyloučeno, že další teorie a pozorování můžou i Siegelovu tezi poupravit či přepsat, o tom je věda.

Minimálně z básnické stránky by to však byla trochu škoda. Pokud my všichni totiž pocházíme z hvězdné prachu, je ještě poetičtější, že zlato na našich prstenech a řetízcích pochází ze vzniku černých děr!

Studie byla publikována v Nature.

Tagy: zlato Vesmír věda a poznání