Quão bons são os limites superiores em elementos pesados?

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Existem entre 90 e 254 núcleos estáveis até o elemento número 82. Em discussões e gráficos sobre a nucleossíntese do big bang, nada acima do lítio é sequer mencionado. É uma aposta bastante segura que nenhum dos elementos mais pesados tenha sido observado em gases razoavelmente primordiais, já que as implicações seriam profundas o suficiente para exigir menção, mesmo em livros populares sobre o big bang.

Dito isto, alguém se preocupou em realizar pesquisas para todos os elementos mais pesados? Como temos, temos limites superiores experimentais explícitos para as concentrações de alguns ou todos esses elementos mais pesados, ou apenas um mais qualitativo: "Nenhuma evidência é vista para mais nada"?

cosmology big-bang-theory observational-astronomy

— Sean Lake
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Boa pergunta! Normalmente, a falta de elementos pesados é tomada como um indicador de que algo foi feito a partir de gás (quase primordial).

Portanto, uma resposta poderia ser perguntar quais são as menores abundâncias já medidas em relação ao hidrogênio.

Não estou completamente atualizado com os atuais detentores de registros, mas foram encontradas estrelas com abundância de ferro cinco vezes menor que a do Sol ( Norris et al 2013 ). Isso corresponde a A (Fe) na escala logarítmica usual em que o hidrogênio tem A (H) = 12. $\sim 2$

As restrições em outros elementos do pico de ferro são semelhantes. Elementos alfa como O, Mg são geralmente aprimorados em estrelas muito pobres em metais, então as restrições são de ordem de magnitude maior.

— Rob Jeffries
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Depois que os astrônomos observaram a colisão de duas estrelas de nêutrons em junho de 2013, surgiu uma teoria que postula que a maioria (todos?) Dos elementos mais pesados que o ferro foram sintetizados em colisões de nêutrons estrela-nêutron ou buraco negro-estrela de nêutrons. Há um artigo no Smithsonian que tem uma explicação decente.

Entendo que essa teoria ainda não tenha sido amplamente aceita, embora os autores pareçam apresentar um argumento bastante convincente a seu favor. O tempo e outras observações podem selar o acordo ou não.

Edit: Adicionando algumas referências de adição: em Physics.org . E aqui está o artigo que o artigo cita . E de Nova .

— BillDOe
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Eu acho que talvez você devesse ler o jornal atual. arxiv.org/abs/1306.3960 Não diz nada disso, nem metade do que é dito na peça do Smithsonian.

— Rob Jeffries

No PDF, "Primeiro, a massa de ejeção inferida, combinada com a taxa (embora pouco conhecida) de fusões compactas de objetos, sugere que essas fusões provavelmente serão o principal site do processo r ... da Wikipedia" -processo é um processo nucleossíntese que ocorre em supernovas de colapso de núcleo (ver também nucleossíntese supernova) e é responsável pela criação de cerca de metade dos núcleos atômicos ricos em nêutrons mais pesados do que o ferro ".

— BillDOe

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Portanto, apenas metade dos elementos mais pesados que o Fe são criados pelo processo r; temos pouca ideia de qual é a taxa de fusão das estrelas de nêutrons ou a taxa de criação de binários de estrelas de nêutrons; portanto, a afirmação de que esse deve ser o processo dominante é insustentável. O processo r certamente deve estar funcionando em supernovas, a questão é se eles podem ser responsáveis por todos os elementos do processo r ou se é necessária alguma outra contribuição para criar elementos em torno do terceiro pico do processo r (basicamente ouro, irídio, platina e ósmio). O jornal nem menciona ouro.

— Rob Jeffries