_ Este posibil ca undele gravitaționale să fi făcut om viața posibilă

S-ar putea ca existența umană să depindă de undele gravitaționale? Unele elemente cheie din structura noastră biologică pot proveni din evenimente astrofizice care au loc din cauza undelor gravitaționale, sugerează o echipă de cercetare condusă de John R. Ellis de la Kings College London.

În special, iodul și bromul se găsesc pe Pământul datorită unui anumit proces nuclear care are loc atunci când stelele neutronice se ciocnesc. La rândul lor, perechile de stele neutroni care orbitează se inspiră și se ciocnesc datorită emisiilor lor de energie sub formă de unde gravitaționale. Astfel, poate exista o cale directă de la existența undelor gravitaționale la existența mamiferelor.

Oamenii sunt formați în mare parte din hidrogen, carbon și oxigen, cu multe oligoelemente suplimentare. (Există 20 de elemente esențiale pentru viața umană.) Cele cu un număr atomic mai mic de 35 sunt produse în supernove, implozii de stele care și-au epuizat combustibilul nuclear și s-au prăbușit în interior. Colapsul are ca rezultat o explozie care aruncă atomii lor peste tot universul.

Dar două elemente sunt furnizate prin alte mijloace: iodul, necesar în hormonii cheie produși de tiroida, și bromul, folosit pentru a crea schele de colagen. în dezvoltarea și arhitectura țesuturilor.

Toriul și uraniul au fost indirect importante pentru viața umană, deoarece descompunerea lor radioactive în interiorul Pământului încălzește litosfera și permit activitatea tectonică. Mișcarea plăcilor tectonice elimină și scufundă carbonul din scoarța planetei, care este ea însăși îndepărtat din atmosferă prin reacția apei cu dioxid de carbon și silicați, evitând posibilitatea unui efect de seră fugitiv, așa cum s-a întâmplat pe Venus.

Aproximativ jumătate din atomii elementali grei de pe Pământ (mai grei decât fierul) sunt produși prin ceea ce este cunoscut sub numele de „procesul r” – procesul rapid de captare a neutronilor. Procesul r are loc atunci când un nucleu atomic greu captează o succesiune de neutroni liberi înainte ca nucleul să aibă șansa de a se descompune (de obicei prin dezintegrare beta).

Cu o densitate suficient de mare de neutroni liberi, calculată pentru fi de aproximativ 1024 pe centimetru cub, iar la temperaturi ridicate, în jur de un miliard de Kelvin, neutronii sunt absorbiți și sunt sintetizați izotopi mai grei ai unui element.

Ellis și colegii săi calculează că procesul r a furnizat 96% din abundența de 127I pe Pământ, un izotop esențial pentru viața umană, și cea mai mare parte din abundența de brom și gadoliniu din scoarța terestră, plus tot toriul și uraniul Pământului și o fracțiune din molibden și cadmiu.

Unde are loc procesul r? O posibilitate este materialul ejectat în timpul revenirii dintr-o supernovă cu colaps al miezului, exploziile stelelor aproape de sfârșitul duratei lor termonucleare. Dar există o incertitudine de lungă durată în fizica detaliată a acestui proces.

Un fenomen în care are loc procesul r este fuziunea a două stele neutronice, numite kilonova. Astfel de fuziuni sunt cauzate direct de undele gravitaționale.

Pe măsură ce perechea binară spirală una spre alta de-a lungul sutelor de milioane de ani, ele radiază o cantitate enormă de energie sub formă de unde gravitaționale aproape de sfârșit. De fapt, tocmai un astfel de eveniment a produs evenimentul undelor gravitaționale GW170817 detectat în 2017 la observatoarele de unde gravitaționale LIGO și Virga din Statele Unite. Cantitatea de energie poate fi uriașă – trilioane de trilioane de wați în ultimele câteva milisecunde.

Erupțiile Kilonovae sunt locuri importante ale procesului r, deoarece stelele neutronice sunt formate aproape în întregime din neutroni. Pe lângă observatoarele undelor gravitaționale, alți detectoare au detectat GW170817 în spectrul electromagnetic și au găsit dovezi spectroscopice ale materialului creat și aruncat din fuziune.

Hârtia concluzionează că iodul esențial pentru viața umană a fost „produs probabil de procesul r în ciocnirile stelelor neutronice care au fost induse de emisiile undelor gravitaționale, precum și de alte elemente grele esențiale. " Grupul sugerează căutarea 129I în regolitul lunar, care este necontaminat de surse create de om.

„Cociziunile stelelor de neutroni apar deoarece sistemele binare pierd energie prin emiterea de unde gravitaționale”, a spus Ellis, „deci aceste fenomene fundamentale ale fizicii pot au făcut posibilă viața umană.”

Lucrarea lor, „Ne datorăm existența undelor gravitaționale?”, este disponibilă pe serverul arXiv preprint.

© 2024 Science X Network

(Fluierul)