超新星のトリプルアルファプロセスは新しい謎を提示します

ミシガン州立大学（MSU）の研究者は、宇宙で最も重要な反応の1つが、超新星として知られる爆発する星の内部で、予想外の巨大な後押しを受ける可能性があることを発見しました。

この発見はまた、地球の重い要素のいくつかがどのように作成されるかについてのアイデアに挑戦します。特に、地球上のルテニウムとモリブデンの元素のいくつかの形態または同位体の異常に高い存在量を説明する理論に反論します。

ジャーナルNatureに12月2日に公開された結果は、超新星の最も内側の領域が以前に考えられていたよりも10倍速く炭素原子を生成できることを示しています。この炭素形成は、トリプルアルファプロセスとして知られる反応を通じて発生します。

「トリプルアルファ反応は多くの点で最も重要な反応です。それは私たちの存在を定義します」と研究者たちは言います。

地球を構成するほとんどすべての原子と、人間を含む地球上のすべてのものは、星の中で作成されました。作家で科学者のカール・セーガンのファンは、彼の有名な言葉「私たちは皆星でできている」を思い出すかもしれません。おそらく、トリプルアルファプロセスの結果として宇宙で形成された炭素ほど、地球上の生命にとって重要な恒星の物質はありません。

このプロセスは、原子の核またはヘリウムの核であるアルファ粒子から始まります。各アルファ粒子は、2つのプロトンと2つの中性子で構成されています。

トリプルアルファプロセスでは、星は3つのアルファ粒子を組み合わせて、6つのプロトンと6つの中性子を持つ新しい粒子を作成します。それは宇宙で最も豊富な形の炭素です。他の核プロセスによって生成される他の同位体がありますが、それらは地球の炭素原子の1％強を構成します。

しかし、科学者たちは、何かがそれを助けない限り、3つのアルファ粒子を融合することは通常非効率的なプロセスであると言います。研究者は、超新星の最も内側の領域でそのようなヘルパーになることができることを発見しました：過剰なプロトン。したがって、プロトンに富む超新星は、トリプルアルファ反応を加速する可能性があります。

しかし、トリプルアルファ反応を加速すると、周期表上に重い要素を作成する超新星の能力も阻害されます。科学者たちは、プロトンが豊富な超新星が、地球上に約100個のプロトンと中性子を含むルテニウムとモリブデンの特定の同位体を驚くほど豊富に作り出すと長い間信じてきたため、これは重要です。

「これらの同位体を他の場所で作成することはありません」と、論文の著者であるルーク・ロバーツは述べています。しかし、新しい研究から判断すると、おそらくプロトンが豊富な超新星でもそれらを取得することはありません。 「私がわくわくするのは、彼らの存在を説明する別の方法を考え出す必要があるということです。」

研究者たちは、他にもアイデアはあるが、核科学者を完全に満足させるものはないと付け加えた。さらに、既存の理論のいずれも、この新しい発見をまだ取り入れていません。 「次に何が起こっても、加速されたトリプルアルファ反応の影響を考慮する必要があります。これは興味深い謎です。」

研究者たちは、結果が要素の作成に関する長年の考えに反していることに少し失望を表明しましたが、発見は新しい科学の発展と宇宙のより良い理解に貢献するとも述べています。