Tá go leor réaltaí níos sine, mais níos ísle sa bhraisle Terzan 5 atá le fáil laistigh de (maol, agus i ndath dearg), ach freisin réaltaí níos teo, níos óige, a bhfuil mais níos airde acu, agus ginfidh cuid acu eilimintí iarainn agus fiú níos troime. Creidmheas íomhá: NASA / ESA / Hubble / F. Ferraro.

Fiafraigh de Ethan: An féidir le Gnáth-Réaltaí Eilimintí a dhéanamh níos troime (agus níos lú cobhsaí) ná iarann?

Ní hamháin imbhuailtí supernovae nó réalta neodrón a dhéanann na heilimintí is troime. B’fhéidir go gcuirfeadh an fhisic iontas ort!

"A chomrádaithe, tá aoibh gháire deas ar an bhfear seo, ach tá fiacla iarainn air." -Andrei A. Gromyko

Tá thart ar 90+ eilimint den tábla peiriadach a tharlaíonn go nádúrtha sa Cruinne, ach díobh uile, is é iarann ​​an ceann is cobhsaí. Má chomhleáíonn tú eilimintí níos éadroime le chéile chun gaire a thabhairt d’iarann, gnóthaíonn tú fuinneamh; tá an rud céanna fíor má scoilt tú eilimintí níos troime óna chéile. Léiríonn iarann ​​an chumraíocht is cobhsaí de phrótóin agus neodróin, le chéile, d'aon núicléas adamhach a aimsíodh fós. Ag eilimint 26 amháin, áfach, is ionann é agus deireadh na líne don chuid is mó d’imoibrithe comhleá sna réaltaí is ollmhór fiú. Nó an ea? Sin an rud ba mhaith le James Beall a fháil amach:

Tugadh iarann ​​ar rudaí cosúil le fuinseog comhleá gréine a bhailíonn taobh istigh de réaltaí, mar an ceann deireanach de na heilimintí a chomhleáíonn w / o ag ithe níos mó fuinnimh ná mar a chruthaíonn an comhleá. Léigh mé faoin r-phróiseas agus faoi ghnéithe eile as a dtagann eilimintí níos troime i novas agus supernovas. Is é mo Q má tá eilimintí ar bith níos troime ná fiús iarainn ar aon nós i ngnáth-réaltaí, fiú má itheann sé níos mó fuinnimh ansin gineann sé.

Tá an freagra, mar a bheifeá ag súil leis, beagáinín casta: déanann tú eilimintí níos troime ná iarann ​​i ngnáth-réaltaí, ach ní thagann ach méid an-bheag ó chomhleá.

Braisle réalta óga i réigiún foirmithe réalta, comhdhéanta de réaltaí d’éagsúlacht mhór maiseanna. Déanfar cuid acu a dhó trí sileacain, ag táirgeadh iarainn agus go leor eilimintí eile sa phróiseas. Creidmheas íomhá: ESO / T. Preibisch.

Tosaíonn na réaltaí go léir trí hidrigin a chomhleá i héiliam, ó na dumhcha beaga bídeacha chomh beag le 8% de mhais ár nGrian, suas go dtí na réaltaí is mó agus is ollmhór sa Cruinne a mheá mais ár gcuid féin na céadta uair. Maidir le thart ar 75% de na réaltaí seo, is é héiliam deireadh na líne, ach forbróidh na cinn is ollmhór (cosúil lenár nGrian) céim fathach dearg, áit a gcomhleáíonn siad héiliam ina charbón. Ach tá céatadán an-bheag de réaltaí - díreach os cionn 0.1% - i measc na ndaoine is ollmhór ar fad, agus is féidir leo comhleá carbóin a thionscnamh agus níos faide anonn. Is iad seo na réaltaí atá i ndán do supernovae, de réir mar a chomhleáíonn siad carbón go ocsaigin, ocsaigin isteach i sileacain agus sulfair, agus ansin téann siad isteach sa chéim dhó deiridh (dó sileacain) sula dtéann siad supernova.

Anatamaíocht réalta an-ollmhór ar feadh a saoil, ag críochnú le Supernova Cineál II nuair a ritheann an croí as breosla núicléach. Is é an chéim dheiridh den chomhleá ná dó sileacain, ag táirgeadh eilimintí cosúil le hiarann ​​agus iarann ​​sa chroí ach tamall gairid sula dtarlaíonn supernova. Creidmheas íomhá: Nicole Rager Fuller / NSF.

Sin gnáth-shaolré na réaltaí is ollmhór sa Cruinne, ach ní oibríonn “dó sileacain” trí dhá núicléas sileacain a bhriseadh le chéile chun rud éigin níos troime a thógáil. Ina áit sin, níl ann ach imoibriú slabhrúil de núicléis héiliam a chur le núicléas sileacain, a tharlaíonn ag teochtaí os cionn 3,000,000,000 K, nó níos mó ná 200 oiread an teocht i lár na Gréine. Leanann an t-imoibriú slabhrúil mar seo a leanas:

  • táirgeacht sileacain-28 móide héiliam-4 sulfair-32,
  • táirgeacht sulfair-32 móide héiliam-4 argón-36,
  • tugann argón-36 móide héiliam-4 cailciam-40,
  • táirgeacht cailciam-40 móide héiliam-4 tíotáiniam-44,
  • táirgeacht tíotáiniam-44 móide héiliam-4 cróimiam-48,
  • táirgeacht cróimiam-48 móide héiliam-4 iarann-52,
  • táirgeacht iarann-52 móide héiliam-4 nicil-56, agus
  • táirgeacht nicil-56 móide héiliam-4 sinc-60.

Tabharfaidh tú faoi deara nach dtáirgtear iarann-56, agus tá dhá chúis leis.

Déantar iarann ​​agus na heilimintí cosúil le hiarann ​​(aibhsithe anseo) timpeall air a tháirgeadh go príomha sna chuimhneacháin dheireanacha de shaol réalta ultra-ollmhór, go gairid sula dtéann sé supernova, sna próisis a leanann le linn na céime dóite sileacain. Creidmheas íomhá: Michael Dayah / https://ptable.com/.

Is é ceann amháin, má fhéachaimid ar an gcuid seo den tábla peiriadach, is féidir linn a fheiceáil nach bhfuil go leor neodrón ann do líon na bprótón sna núicléis seo. Tá iarann-52, mar shampla, éagobhsaí; astaíonn sé positron agus lobhadh go mangainéis-52, ag bogadh síos an tábla peiriadach. (Ansin astaíonn an mangainéis positron eile agus lobhadh go cróimiam-52, atá seasmhach.) Tá an nicil-56 éagobhsaí freisin, ag lobhadh go cóbalt-56, a lobhadh ansin go iarann-56, agus is é an chaoi a sroicheann muid na táblaí tréimhsiúla eilimint is cobhsaí. Agus lobhadh sinc-60 ar dtús go copar-60, a dhíscaoileann arís go nicil-60. Tá na táirgí deiridh seo go léir seasmhach, mar sin tá, is féidir leis na réaltaí seo - fiú sula dtéann siad supernova - cóbalt, nicil, copar, agus sinc a tháirgeadh, gach ceann acu níos troime ná iarann.

D’fhéadfadh gurb é iarann-56 an núicléas is dlúithe, leis an méid is mó fuinnimh cheangailteach in aghaidh an núicléas. Mar sin féin, tá eilimintí atá beagán níos éadroime agus níos troime beagnach chomh seasmhach agus chomh daingean, gan ach difríochtaí lúide. Creidmheas íomhá: Wikimedia Commons.

Mura bhfuil sé seo fabhrach go fuinniúil, áfach, conas is féidir é sin a dhéanamh? Ba mhaith liom go bhféachfá ar an gcairt thuas, ina sonraítear an fuinneamh ceangailteach in aghaidh an núicléas i ngach ceann de na núicléis adamhacha. Ba mhaith liom tú a thabhairt faoi deara cé chomh cothrom agus atá an chairt in aice le iarann-56; tá an fuinneamh ceangailteach céanna beagnach in aghaidh gach núicléas ag go leor eilimintí ar gach taobh. Anois féach an bealach ar fad ar an taobh clé go héiliam-4. Cad a thugann tú faoi deara?

Níl héiliam-4 ceangailte chomh docht le haon cheann de na núicléis timpeall iarann-56. Mar sin, cé, mar shampla, go bhféadfadh níos lú fuinnimh ceangailteach in aghaidh na núicléas a bheith ag sinc-60 ná nicil-56, tá níos mó fuinnimh cheangailteach aige fós in aghaidh an núicléas ná nicil-56 in éineacht le héiliam-4. Ar an iomlán, tá an t-imoibriú glan dearfach. Is é an rud a fhoirceannadh muid, mar sin, sna chuimhneacháin dheireanacha roimh supernova, ná meascán d’eilimintí an bealach ar fad suas go sinc: ceithre ghné iomlána níos troime ná iarann.

Léaráid ealaíontóirí (ar chlé) ar an taobh istigh de réalta ollmhór sna céimeanna deiridh, réamh-supernova, de dhó sileacain. Íomhá Chandra (ar dheis) den Cassiopeia Taispeánann iarsma supernova inniu eilimintí cosúil le hIarann ​​(i gorm), sulfair (glas), agus maignéisiam (dearg). Creidmheas íomhá: NASA / CXC / M.Weiss; X-gha: NASA / CXC / GSFC / U.Hwang & J.Laming.

D’fhéadfá a bheith ag smaoineamh faoi eilimintí níos troime fós, ansin. An mbeifí in ann, abair, núicléas héiliam-4 eile a chur le sinc-60, ag táirgeadh gearmáiniam-64? I rianmhéideanna, is dócha, ach ní in aon chainníochtaí suntasacha. An chúis shimplí? Go páirteach, tá sé go bhfuil an difríocht fuinnimh anois beagnach nialas idir an dá stát. Ach níos suntasaí, ritheann tú as am. Maidir le réalta thar a bheith ollmhór, tá saolré na gcéimeanna éagsúla thart ar:

  • Comhleá hidrigine: na milliúin bliain
  • Comhleá héiliam: na céadta mílte bliain
  • Comhleá carbóin: na céadta go míle bliain
  • Comhleá ocsaigine: míonna go bliain amháin
  • Comhleá sileacain: uaireanta go lá nó dhó.

Is é sin le rá, ní mhaireann an chéim dheiridh sin - an chéim a tháirgeann iarann ​​agus na heilimintí atá cosúil le iarann ​​- fada go leor le dul níos faide ná sin.

Tá an struchtúr bíseach timpeall ar an sean-réalta ollmhór R Sculptoris mar gheall ar ghaoth ag séideadh sraitheanna seachtracha na réalta agus í ag dul faoi chéim a AGB, áit a ndéantar méideanna iomadúla neodrón (ó chomhleá carbóin-13 + héiliam-4) a tháirgeadh agus a ghabháil. Creidmheas íomhá: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / M. Maercker et al.

Ach má tá tú sásta machnamh a dhéanamh ar a bhfuil ar siúl taobh istigh de réalta ollmhór a bhfuil eilimintí cosúil le iarann ​​agus iarann ​​ann cheana féin, is féidir leat do bhealach a dhéanamh an bealach ar fad suas chun luaidhe agus biosmat. Feiceann tú, a luaithe a bhíonn supernovae agat sa Cruinne, bíonn méideanna suntasacha iarainn, cóbalt, nicil, srl agat, agus déantar na heilimintí troma seo a fhoirceannadh i nglúnta nua réaltaí a fhoirmíonn. I réaltaí atá idir 60-1000% chomh ollmhór leis an nGrian (ach nach mbíonn ollmhór go leor de ghnáth le haghaidh supernovae), is féidir leat carbón-13 a chomhleá le héiliam-4, is féidir leat ocsaigin-16 agus neodrón saor a tháirgeadh, agus réaltaí a dhéanfaidh Déanfaidh supernova comhleádh neon-22 le héiliam-4, ag táirgeadh maignéisiam-25 agus neodrón saor in aisce. Is féidir leis an dá phróiseas seo eilimintí níos troime agus níos troime a thógáil, ag teacht an bealach ar fad suas go dtí polóiniam luaidhe, biosmat, agus fiú (go sealadach).

Cairt a léiríonn an chuid deiridh den phróiseas s. Is ionann línte dearga cothrománacha le ciorcal ina gceann ceart agus gabhálacha neodrón; is ionann saigheada gorma ag pointeáil ar chlé agus lobhadh béite; léiríonn saighead glas ag pointeáil ar chlé síos lobhadh alfa; is ionann saigheada cian a dhíríonn ar dheis agus gabhálacha leictreon. Creidmheas íomhá: R8R Gtrs / Wikimedia Commons.

B’fhéidir go híorónta, is iad na réaltaí maise níos airde a tháirgeann cuid mhór de na heilimintí is éadroime (suas le rubidiam agus strointiam nó mar sin: eilimintí 37 agus 38), agus tógfaidh na réaltaí maise níos ísle (neamh-supernova) an chuid eile den bealach suas chun tosaigh agus biosmat. Ní imoibriú comhleá é go teicniúil; is ghabháil neodrón é, ach is é an chaoi a dtógann tú na heilimintí is troime agus is troime. An chúis is mó gur féidir leis na réaltaí maise ísle tú a chur chomh hard sin, go meafarach?

Tá sé in am.

Tábla tréimhsiúil a thaispeánann bunús na n-eilimintí sa Ghrianchóras, bunaithe ar shonraí le Jennifer Johnson in Ollscoil Stáit Ohio. Creidmheas íomhá: Cmglee ag Wikimedia Commons.

Fanann na réaltaí maise íochtaracha sa stát seo a tháirgeann neodrón ar feadh na ndeicheanna nó fiú na céadta mílte bliain, agus ní tháirgeann na réaltaí atá i ndán do supernovae neodróin ach na céadta bliain, nó níos lú fós. Is ábhar mór imní iad na hábhair imní fuinnimh maidir le comhleá; fiú ag teochtaí na billiúin céim, leanann frithghníomhartha sa treo atá níos fabhraí go fuinniúil. Ach is é am luachmhar an srian is mó le heilimintí níos troime agus níos troime a thógáil suas. Go dochreidte, leis an teaglaim cheart de ghabháil neodrón agus comhleá núicléach, táirgtear thart ar leath de na heilimintí go léir taobh amuigh d’iarann ​​taobh istigh de réaltaí, gan supernovae nó réaltaí neodrón a chumasc ar chor ar bith.

Seol isteach do chuid ceisteanna Iarr ar Ethan chuig startwithabang ag gmail dot com!

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.