ब्रह्मांड कैसे सोना बनाता है

गर्म, घने, मलबे के विस्तार का चित्रण, न्युट्रॉन सितारों से टकराकर गिरने से ठीक पहले। नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर / CI लैब के माध्यम से छवि।

डंकन ब्राउन, सिरैक्यूज़ विश्वविद्यालय और एदो बर्जर, हार्वर्ड विश्वविद्यालय

हजारों सालों से, मानव ने सोने में पदार्थ को बदलने का तरीका खोजा है। प्राचीन रसायनविदों ने इस कीमती धातु को पदार्थ का उच्चतम रूप माना। जैसे-जैसे मानव ज्ञान उन्नत हुआ, कीमिया के रहस्यमय पहलुओं ने उन विज्ञानों को रास्ता दिया जो आज हम जानते हैं। और फिर भी, विज्ञान और प्रौद्योगिकी में हमारे सभी अग्रिमों के साथ, सोने की मूल कहानी अज्ञात रही। अब तक।

अंत में, वैज्ञानिकों को पता है कि ब्रह्मांड कैसे सोना बनाता है। हमारे सबसे उन्नत दूरबीनों और डिटेक्टरों का उपयोग करते हुए, हमने देखा है कि इसे दो टकराते सितारों की लौकिक अग्नि में बनाया गया था जिसे पहले LIGO द्वारा गुरुत्वाकर्षण तरंग के माध्यम से पता लगाया गया था।

GW170817 से कैप्चर की गई इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन अब इस बात की पुष्टि करती है कि न्यूट्रॉन स्टार की टक्कर के बाद लोहे से भारी तत्व संश्लेषित होते हैं। जेनिफर जॉनसन / एसडीएसएस के माध्यम से छवि।

हमारे तत्वों की उत्पत्ति

वैज्ञानिक एक साथ टुकड़े करने में सक्षम हैं जहां आवर्त सारणी के कई तत्व आते हैं। बिग बैंग ने हाइड्रोजन को सबसे हल्का और सबसे प्रचुर तत्व बनाया। जैसे-जैसे तारे चमकते हैं, वे हाइड्रोजन को कार्बन और ऑक्सीजन, जीवन के तत्वों जैसे भारी तत्वों में बदल देते हैं। उनके मरने के वर्षों में, तारे सामान्य धातुओं - एल्यूमीनियम और लोहे - का निर्माण करते हैं और उन्हें विभिन्न प्रकार के सुपरनोवा विस्फोटों में अंतरिक्ष में विस्फोट करते हैं।

दशकों से, वैज्ञानिकों ने यह प्रमाणित किया है कि इन तारकीय विस्फोटों ने सोने की तरह सबसे भारी और सबसे दुर्लभ तत्वों की उत्पत्ति को भी समझाया। लेकिन उन्हें कहानी का एक टुकड़ा याद आ रहा था। यह एक बड़े पैमाने पर तारे की मृत्यु से बची हुई वस्तु पर टिका है: एक न्यूट्रॉन तारा। न्यूट्रॉन तारे सूर्य के द्रव्यमान का एक-डेढ़ गुना केवल 10 मील के पार पैक करते हैं। उनकी सतह से एक चम्मच सामग्री का वजन 10 मिलियन टन होगा।

ब्रह्मांड के कई तारे बाइनरी सिस्टम में हैं - दो तारे गुरुत्वाकर्षण से बंधे हैं और एक-दूसरे के चारों ओर परिक्रमा करते हैं (लगता है कि ल्यूक के घर के ग्रह "स्टार वार्स" में सूर्य हैं)। बड़े पैमाने पर सितारों की एक जोड़ी अंततः न्यूट्रॉन सितारों की एक जोड़ी के रूप में अपना जीवन समाप्त कर सकती है। न्युट्रान तारे सैकड़ों लाखों वर्षों तक एक दूसरे की परिक्रमा करते हैं। लेकिन आइंस्टीन का कहना है कि उनका नृत्य हमेशा के लिए नहीं रह सकता। आखिरकार, उन्हें टकराना होगा।

भारी टक्कर, कई तरीकों का पता चला

17 अगस्त, 2017 की सुबह अंतरिक्ष में एक तरंग हमारे ग्रह से गुजरी। इसका पता LIGO और कन्या गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टरों द्वारा लगाया गया था। यह ब्रह्मांडीय गड़बड़ी शहर के आकार के न्यूट्रॉन सितारों की एक जोड़ी से आई जो प्रकाश की एक तिहाई गति से टकरा रही थी। इस टक्कर की ऊर्जा पृथ्वी पर किसी भी परमाणु-प्रगलन प्रयोगशाला से आगे निकल गई।

टक्कर के बारे में सुनकर, दुनिया भर के खगोलविद, हमारे सहित, कार्रवाई में कूद गए। दूरबीनों ने बड़े और छोटे आकाश के पैच को स्कैन किया जहां से गुरुत्वाकर्षण तरंगें आईं। बारह घंटे बाद, तीन दूरबीनों ने एक बिलकुल नए तारे की दृष्टि पकड़ी - जिसे किलोनोवा कहा जाता है - एनजीसी 4993 नामक एक आकाशगंगा में, पृथ्वी से लगभग 130 मिलियन प्रकाश वर्ष।

खगोलविदों ने टकराने वाले न्यूट्रॉन तारों की ब्रह्मांडीय आग से प्रकाश को पकड़ लिया था। टक्कर के बाद के दृश्यमान और अवरक्त प्रकाश को देखने के लिए नए तारे की ओर दुनिया की सबसे बड़ी और सबसे अच्छी दूरबीनों को इंगित करने का समय था। चिली में, जेमिनी टेलिस्कोप ने अपना 26 फुट का दर्पण किलोनोवा में घुमाया। नासा ने हबल को उसी स्थान पर रखा।

पृथ्वी से 130 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर आकाशगंगा NGC 4993 में लुप्त होती किलोनोवा से दृश्यमान प्रकाश की फिल्म।

जैसे एक गहन कैम्प फायर के अंगारे ठंड और मंद हो जाते हैं, इस ब्रह्मांडीय आग के बाद तेजी से दूर हो गया। दिनों के भीतर दृश्यमान प्रकाश फीका पड़ गया, जो एक गर्म अवरक्त चमक को पीछे छोड़ रहा था, जो अंततः गायब हो गया।

ब्रह्माण्ड को देखना

लेकिन इस लुप्त होती रोशनी में सदियों पुराने सवाल का जवाब दिया गया कि सोना कैसे बनाया जाता है।

एक प्रिज्म के माध्यम से सूरज की रोशनी और आप हमारे सूर्य के स्पेक्ट्रम को देखेंगे blue इंद्रधनुष के रंग लघु तरंग दैर्ध्य नीली रोशनी से लंबी तरंगदैर्ध्य लाल प्रकाश तक फैलते हैं। इस स्पेक्ट्रम में सूरज में बंधे और जाली तत्वों की उंगलियों के निशान हैं। प्रत्येक तत्व स्पेक्ट्रम में एक अद्वितीय फिंगरप्रिंट द्वारा चिह्नित किया जाता है, जो विभिन्न परमाणु संरचना को दर्शाता है।

किलोनोवा के स्पेक्ट्रम में ब्रह्मांड में सबसे भारी तत्वों के उंगलियों के निशान थे। इसके प्रकाश ने प्लैटिनम, सोना और अन्य तथाकथित r-process तत्वों में क्षय होने वाले न्यूट्रॉन-स्टार सामग्री के टेल्टेल हस्ताक्षर को ले लिया।

किलोनोवा के दृश्यमान और अवरक्त स्पेक्ट्रम। स्पेक्ट्रम में चौड़ी चोटियाँ और घाटियाँ भारी तत्व निर्माण की उँगलियाँ हैं। मैट निकोल के माध्यम से छवि।

पहली बार, मनुष्यों ने कार्रवाई में कीमिया देखी थी, ब्रह्मांड सोने में बदल गया। और न केवल एक छोटी राशि: इस एक टकराव से कम से कम 10 पृथ्वी के लायक सोने का निर्माण हुआ। आप अभी कुछ सोने या प्लैटिनम के गहने पहन रहे होंगे। इस पर एक नज़र मारो। उस धातु को हमारी ही आकाशगंगा में अरबों साल पहले एक न्यूट्रॉन तारे की टक्कर की परमाणु आग में बनाया गया था, । 17 अगस्त को देखी गई एक टक्कर की तरह।

और इस टक्कर में सोने का क्या उत्पादन हुआ? इसे ब्रह्मांड में उड़ा दिया जाएगा और इसकी मेजबान आकाशगंगा से धूल और गैस के साथ मिश्रित किया जाएगा। शायद एक दिन यह एक नए ग्रह का हिस्सा बनेगा, जिसके निवासी इसके मूल को समझने के लिए एक सहस्राब्दी लंबी खोज पर लगेंगे।

डंकन ब्राउन, भौतिकी के प्रोफेसर, सिरैक्यूज़ विश्वविद्यालय और एदो बर्जर, खगोल विज्ञान के प्रोफेसर, हार्वर्ड विश्वविद्यालय

यह आलेख मूल रूप से वार्तालाप पर प्रकाशित हुआ था। मूल लेख पढ़ें।