Сверхновые не производят "крупные атомы"

Лишь 2 элемента образовались в изобилии вскоре после "большого взрыва" - водород и гелий. Все более тяжелые, должно быть, сформировались путем слияния этих небольших ядер вместе. Высоким давлением и температурой внутри обычных звезд можно объяснить элементы до определенного размера, но элементы больше железа, которое имеет ядро, содержащее 26 протонов, требуют иного механизма.

Тут и появляется сверхновая. Эти взрывающиеся звезды выбрасывают нейтрино от ядра к поверхности, со скоростью, близкой к скорости света, выбивая протоны и нейтроны из других атомов. Это создает "ветер", в которой нейтроны и протоны сливаются в форме ядер малых атомов. Следующие протоны, нейтроны и атомы объединяются для создания более крупных.

Однако, атомы больше никеля, с 28 протонами, не будут принимать новых протонов, поскольку взаимное отталкивание многих положительно заряженных частиц становится слишком сильным. Для создания таких атомов, нейтроны необходимо ввести в ядро, а затем превратить в протоны процессом, известным как быстрый захват нейтронов или r-процесс.

Предполагалось, что все тяжелые элементы могут быть сделаны таким образом. Теперь Томас Янка из Института Макса Планка в Garching, Германия, и его коллеги говорят, что состав ветров нейтрино означает, что они не могут создавать тяжелые элементы.

Команда Янка использовала последние данные по энергии и взаимодействию протонов, нейтронов и нейтрино для разработки компьютерной модели небольшой сверхновой. Способность принимать больше элементов зависит от числа нейтронов, которые могут войти в ядро, которые, в свою очередь, зависят от числа нейтронов, не связанных с протонами. Модель Янка показала, что ветер содержит больше протонов, чем нейтронов, а это значит, что одиноких нейтронов  не хватит для создания элементов гораздо больших, чем олово, которое имеет 50 протонов.

"Это окончательный тупик", говорит Янка. "Это надгробие для r-процесса в этой среде". Вместо этого, Янка предполагает, что нейтроноизбыточные взрывы, которые происходят, когда звезды сливаются, создают тяжелые элементы, включая золото, свинец и уран.

Kohsuke Sumiyoshi из Национального колледжа технологии в  Японии сообщает, что крупные сверхновые могут взорваться по-разному, так как их ядра имеют различный состав, и таким образом будут производить различные доли протонов и нейтронов. Янка ожидает большей сверхновой, разворачивающейся подобным образом, для моделирования.