Используя моделирование процессов на компьютере, группа научных работников из Центра по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца в Дармштадте (ФРГ), совместно с учёными из Бельгии и Японии прояснили некоторые процессы, проходящие вокруг небесных тел.
Оказывается, синтез тяжелых элементов происходит около чёрных дыр, в их аккреционных дисках (то есть в веществе, которое находится вокруг этого небесного тела, но не затягивается в него).
Учёные попытались узнать, какие условия нужны для синтеза тяжёлых элементов (например, золота или урана). Они выяснили, что оптимальная масса аккреционного диска для этих целей должна быть равна от 0,01 до 0,1 массы Солнца.
Во время наблюдения слияния между двумя нейтронными звездами специалисты уже выяснили, что во время таких событий могут появляться многие тяжелые элементы. Но исследователи хотели узнать об альтернативных гипотезах появления этих веществ.
Судя по всему, источником тяжёлых элементов являются аккреционные диски вокруг чёрных дыр. Такая система формируется при слиянии двух массивных нейтронных звезд, а также в результате коллапсара (коллапса и дальнейшего взрыва вращающейся звезды).
Что происходит в аккреционных дисках, до настоящего времени было недостаточно изучено. Было ясно, что должен образоваться избыток нейтронов, но, когда он получается, было не известно.
Конкретно синтез происходит, когда начинает развиваться быстрый процесс захвата нейтронов (r-процесс). На него влияют нейтрино (практически не имеющие массы частицы), которые вызывают переход между протонами и нейтронами.
Учёные подвергли анализу скорости преобразования нейтронов и протонов для большого числа конфигураций аккреционного диска. Специалисты (в частности, доктор Оливер Джаст, из группы релятивистской астрофизики из Центра по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца) обнаружили условия, когда диски оказываются богаты нейтронами.
Чем массивнее диск, тем чаще нейтроны образуются из протонов в итоге захвата электронов при эмиссии нейтрино, что помогает протеканию r-процесса. Но если масса диска чересчур велика, развитие получает обратная реакция. Тогда избыточные нейтрино повторно захватываются нейтронами. Они далее превращаются обратно в протоны, что замедляет r-процесс.
