Необычность Солнечной системы

[Инопланетянин]

Это подтверждается тем, что у звезд с низкой металличностью, как раз и  находят "твердые" планеты.

Точнее НЕ находят водородные гиганты. Это несколько разные вещи.

[Rattus]

А стоит ли гадать на кофейной гуще, при наличии такого объективного параметра, как металличность звёзд?

А она разве не до железа только считается? А r-процесс - это кагбе "нимношка" дальше (от молибдена).

[ЕАМ.]

Не в молибдене счастье.
Если существует прямая связь металличности звезды с ее возрастом, то все голубые гиганты (сверх-) должны иметь высокую металличность.

[Инопланетянин]

Это как? Чем меньше звезда живёт, тем выше металличность?

[Maki]

А стоит ли гадать на кофейной гуще, при наличии такого объективного параметра, как металличность звёзд?

А она разве не до железа только считается? А r-процесс - это кагбе "нимношка" дальше (от молибдена).

Верно. Я уж и сам сообразил, что поторопился...
На самом деле, вопрос надо было сформулировать иначе:
Могут ли какие-то нюансы в изотопном составе лёгких элементов, обнаруживаемые по спектру ЖК, хотя бы косвенно указывать на r-процесс?
И совсем уж из области шизофрении фантастики:
Вокруг Солнца имеется облако пыли, которое стабильно  благодаря балансу гравитации и светового давления. А состав этого облака, как мне представляется, примерно совпадает с "каменной" частью протопланетного диска. Можно ли спектрометрически определить соотношение тяжёлых элементов в этой пыли? А если да - есть ли минимальный шанс сделать это и для других звёзд?

[Lieut]

Это как? Чем меньше звезда живёт, тем выше металличность?

Чем позже родилась звезда (а все голубые сверхгиганты очень молоды) тем выше металличность.

[Инопланетянин]

А на самом деле? Например металличность Ригеля так себе: -0,06±0,10[1]

[Lieut]

А на самом деле? Например металличность Ригеля так себе: -0,06±0,10[1]

Ну вот, на самом деле хоть такая зависимость и есть, но это далеко не единственный фактор. Металличность у звезд-ровесниц на самом деле плавает.

[AlexAV]

Если эти события происходили в целом равномерно, то тогда вся галактика получается равномерно насыщенной тяжелыми элементами, причём аж до трёх с половиной раз: 14,5 млн.* 100 тыс.= 1,45 трлн. /0,4 трлн. звезд Милкивея = 3,625x.

Вот тут не могу согласиться. Чтобы материал килоновой заметно обогатил литосферу планеты недостаточно чтобы соответствующая звёздная система попала в соответствующее облако. Если Солнечная система сейчас пролетит через подобное облако на Землю осядет ничтожное количество материала, который сильно на состав её литосферы не повлияет. Чтобы был результат - как минимум система должна находиться ещё на стадии протопланетного диска, а ещё лучше, чтобы материал смешался до формирования системы. А это делает вероятность возникновения планеты обогащённой актиноидами сильно иными по сравнению со сделанной Вами оценкой.

Как её оценить. Процесс звездообразования не вполне случаен. Обычно его началу способствует прохождение через межзвёздную среду ударных волн от взрывов сверхновых и других подобных процессов. Такие ударные волны создают зародышевые неравномерности плотности в газе, которые приводят к развитию в нём неустойчивости итогом которой и становится формирование звёздных систем. Т.е. то что вещество звездной системы оказывается смешено с продуктом того или иного взрыва астрономического объекта - видимо закономерно. Если процесс образования звезды был инициирован взрывом обычной сверхновой (в которой актиноиды образуются не эффективно), то её вещество буден смещено с выбросом этой обычной сверхновой и относительно бедно актиноидами и изотопами, являющимися осколками деления. Если процесс образования звезды был инициирован взрывом килоновой, то богатым. Соответственно соотношение систем бедных актиноидами и богатыми будет иметь порядок отношения числа взрывов обычных сверхновых к числу взрыва килоновых умноженный на некий коэффициент, показывающий на сколько эффективно этот взрыв инициирует звездообразования (вероятно, монотонно связанный с энергией взрыва).

Энергия взрыва килоновой составляет 1/10-1/100 от энергии взрыва сверхновой (https://esahubble.org/images/opo1329a/), т.е. на много ниже. Соответственно её эффективность как фактора инициирующего звездообразование  точно не больше, чем у сверхновой. Сверхновые взрываются в нашей галактике где-то раз в ~50 лет, а килоновые раз ~100 тыс. лет. Исходя из этого соотношение планетных систем богатых актиноидами и бедных можно оценить как <1/2000.

Ну говорить про совсем уникальность Земли - тут будет действительно сильным преувеличением, но принадлежность к группе, к которой будет принадлежать лишь одна звёздная система из нескольких тысяч - уже нужно рассматривать как довольно большую удачу.   

[Rattus]

её эффективность как фактора инициирующего звездообразование  точно не больше, чем у сверхновой

Хмм. А сколько вообще звездных систем вне скопления может формироваться из остатков одной килоновой / в каком радиусе?
(Т.е. насколько можно ожидать, что ближние соседи Солнца образовались из них же?)

[Wert]

В этой работе утверждается, что содержание урана и тория колеблется от 30% до 300% относительно земного по звездам в Галактике.
https://arxiv.org/abs/2011.04791   
А вот здесь говорится, что радиогенное тепло на "Земле" в  системе Альфа Центавра сейчас примерно в два раза меньше, чем на нашей планете.
https://arxiv.org/abs/2010.04632   
Так что не совсем все плохо.

[Dem]

Только изначально урана в нашей системе было в разы больше - он за эти миллиарды лет распался...

[Oleg_P]

Доброго времени суток!

В теме "Откуда уран на Земле?" недавно снова подняли вопрос о происхождении урана в солнечной системе. Модератор предложит продолжить обсуждения тут.

В первом сообщении много интересного вот в частности:

Единственное разумное объяснение здесь состоит в том, что значительная часть материала солнечной системы образовалось в результате некого астрономического события, сопровождающегося интенсивным синтезом новых элементов в r-процессе. Причём это событие произошло максимум за несколько миллионов лет до формирования нашей системы.

А как вы вычислили именно срок в несколько миллионов лет до формирования нашей системы?

Если как вы писали в протооблаке отношение U235/U238 было 1:3,1. то есть 0.323  Но это мало ...

Почти треть урана на заре Солнечной системы состояла из редкого изотопа урана-235!

Я не знаю учитывается ли в этой оценке продукты распада Pu239?
Но нашел некоторые данные по оценке отношения изотопов при формировании солнечной системы  -  235U / 238U = 0.317
ANDERS, E., & GREVESSE, N. 1989, Geochem. Cosmochem, Acta, 53, 197.

Чтобы оценить когда произошел синтез этого урана в r процессе, надо узнать выход этого процесса по разным изотопам урана. И тут возникает проблема, так как точных даннных нет, из-за того что этот процесс проходит немного по разному при разных событиях.
В довольно старой статье - https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1991PhR...208..267C/abstract
есть оценка  235U/238U r-process = 1.35 ± 0.30. Буду признателен если кто-нибудь найдет более точные и свежие данные, но я быстро найти не смог.

Мы не знаем исходное содержание урана в облаке до насыщения его новым изотопами урана 235 и 238 в результате "последнего" события с нуклеосинтезом. Так что не будем его учитывать.

Формулу для расчета можно взять следующую -   U235/U238(облако)=U235/U238(r-процесс) * e^ -(lambdaU235-lambdaU238)*T

полураспадU238=4,468⋅10^9  тогда lambdaU2358=ln2/4,468⋅10^9=1,55⋅10^-10
полураспадU235=7,04⋅10^8   и соответственно lambdaU235=ln2/7,04⋅10^8=9,846⋅10^-10

При взятых отношениях 235U / 238U = 0.317  и 235U/238U r-process = 1.35
получим время до нуклеосинтеза в T= 1 746 574 370 лет то есть порядка 1.8 млрд лет до возникновения солнечной системы.

Если мои рассуждения верны, то выводы первого сообщения данной темы оказываются несостоятельными в отношении

это событие произошло максимум за несколько миллионов лет до формирования нашей системы.

Надеюсь не наскучил своими занудными вычислениями, и надеюсь сильно не ошибся в расчетах (за мной водится ошибиться на порядок)

Всех Благ!
С уважением!

[AlexAV]

ри взятых отношениях 235U / 238U = 0.317  и 235U/238U r-process = 1.35
получим время до нуклеосинтеза в T= 1 746 574 370 лет то есть порядка 1.8 млрд лет до возникновения солнечной системы.

Достаточно очевидно, что вещество килоновой, участвовавшей в формирование Солнечной системы, неизбежно перемешивалось с обычным межзвездным веществом, значительно более бедным актиноидами. Поэтому то, что концентрация U-235 в первичном веществе Солнечной системы была ниже той, которая получается при собственно r-процессе - совершенно не удивительна. Тем не менее соотношение U-235/U-238 в исходном веществе солнечной системы всё равно получается аномальным, т.е. значительно большим, чем в нормальном межзвездном веществе (см. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/375342/pdf). Так что аномалия содержания U-235 в веществе ранней Солнечной системы всё же существует и объяснить её иначе, как то что вещество из которого формировалась Солнечная система было смешано с веществом недавней килоновой очень сложно (распространенность  U-235 в ранней солнечной системе была в 4.3 раза выше, чем в типичном межзвездном веществе, см. таблицу 3 в статье по ссылке выше).

T= 1 746 574 370 лет то есть порядка 1.8 млрд лет до возникновения солнечной системы.

Нет, такое объяснение не годится. Помимо аномалии в распространенности U-235 в ранней Солнечной системе явно в аномальных количествах были представлены также куда более короткоживущие Pu-244, Cm-247 и I-129. А это исключает, что между событием взрыва килоновой, вещество которой было смешано с веществом образующейся Солнечной системы, и моментом образования Солнечной системы прошло более нескольких десятков миллионов лет. С учетом наличия признаков ещё более короткоживущего Al-26 - едва ли более нескольких миллионов лет. Т.е. период времени между взрывом килоновой, обоготившей Солнечную систему актиноидами и продуктами их деления, и моментом образования Солнечной системы был в астрономическом масштабе времени очень небольшим (скорее всего не более нескольких миллионов лет).

[Novosedoff]

Господа, а чем объясняется такое необычное распределение масс в Млечном пути, когда и внутри Тонкого диска, и внутри Толстого диска металличность звёзд не увеличивается, как это можно было бы ожидать, при удалении от центра галактики к ее краю, а в общем и целом на картинках выглядит распределенной достаточно равномерно?  Это из-за Черной дыры в центре центрифуги, которая мешает обычной сепарации вещества по степени его металличность?

[Oleg_P]

Достаточно очевидно, что вещество килоновой, участвовавшей в формирование Солнечной системы, неизбежно перемешивалось с обычным межзвездным веществом, значительно более бедным актиноидами. Поэтому то, что концентрация U-235 в первичном веществе Солнечной системы была ниже той, которая получается при собственно r-процессе - совершенно не удивительна.

Мы же не о концентрации "вообще" говорим, а соотношении концентраций. Если в результате килоновой, облако обогатилось ураном с отношением изотопов 1.31, то быстро стать отношением в 0.317 оно не может.
 Более того даже в вашей статье кстати пользовались тем же источником по r-процессу, явно указана отношение в 1.26 для продуктов 50 миллионнолетней давности.

Статья кстати интересная, спасибо. Но она скорее про космические лучи и из источники, то есть в основном сверхновые, килоновые все-же гораздо реже происходят и мощность меньше.
Но оценивать из вклад именно в насыщение холодных облаков актиноидами нужно отдельно.

Более того там из таблиц видно что из за вторичных распадов, концентрация 235 урана в 238 падает медленнее, чем просто от распада. То есть мой строгий расчет по распаду изотопов с момента килоновой, вероятно занижен.

Вы упомянули короткоживущие изотопы, но нам это мало что говорит, так как нам важно изменение соотношения по времени, а не сам факт их наличия. К тому же весьма вероятно, что основное обогащение протооблака было произведено килоновой за более чем миллиард лет до образования солнечной системы, но само образование могло быть вызвано близких взрывом сверхновой(довольно частое явление) которая привела к коллапсу протооблака и в некоторой степени обогатило его короткоживущими изотопами.

Но вернемся к урану. Ладно вы предполагаете, что килонова произошла за порядка десятка миллиона лет до образования СС, тогда надо рассчитать какое было отношение изотопов 235/238 от килоновой и с чем этот уран должен был смешаться что бы получилось 0.317.
На первый взгляд, для этого надо довольно много 238 в исходном облаке. Но надо посчитать.

С уважением!

[Oleg_P]

Доброе утро!

которая мешает обычной сепарации вещества по степени его металличность?

Не совсем понял о чем вы? Сепарация при орбитальном движении? откуда?

Тяжелые элементы создаются в галактике, чем дальше в прошлое чем меньше их было. Поэтому старые звезды содержат меньше тяжелых элементов. Молодые образовываются из более свежих и более насыщенных тяжелыми элементами облаков, поэтому их металличность выше. (как говорил Попов в лекции у астрономов все что тяжелее гелия уже металлы )
Соответственно там где больше звезд, где активнее происходят события типа сверхновых и килоновых, тем там больше металличность облаков и новых звезд.

Всех Благ!
С уважением!

[ivanij]

 Надо еще иметь в виду, что шаровые звездные скопления одни из самых старых объектов Галактики, тем не менее обладают крайне низкой металличностью.

[Novosedoff]

Доброе.

Я вчера процитировал в другой теме книжку Сильченко, в которой говорится, что распределение  элементов по их металличности (ну или атомным массам) происходит в дисковой галактике, такой как Млечный путь, в разрезе 2 условных дисков: Толстого и Тонкого.
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,195595.msg5449755.html#msg5449755

При этом Толстый диск составляет две трети объёма галактики, и в нём тяжёлых элементов гораздо меньше, чем в Тонком диске. В Тонкий диск входит и Солнечная системе. Таким образом вокруг Солнца тяжёлых элементов гораздо больше, чем в большей части Млечного пути.

Теперь к вопросу сепарации. Всем известен эффект центрифуги, благодаря которому, например, удаётся отделить тяжёлые элементы от лёгких, крупные от мелких, более плотные жидкости от менее плотных. Благодаря этому эффекту все более тяжёлые элементы оказываются дальше от оси вращения, чем лёгкие.

В Млечном пути тоже происходит вращение вокруг оси, проходящей перпендикулярно плоскости диска Галактики. Можно было бы ожидать, что более тяжёлые элементы будут иметь тенденцию дрейфовать к краю галактики, т.е. так же как это происходит в центрифуге. И, собственно, пример Солнечной системы, которая находится ближе к краю Млечного пути и при этом относительно богата тяжёлыми элементами,  вроде как подтверждает работу эффекта центрифуги в Галактике.

Однако, насколько я понял из книги Сильченко (см. ссылку выше), распределение элементов по металличности происходит не в разрезе степени удаленности от центра Галактики, а именно в разрезе принадлежности к Тонкому или Толстому диску (см. прикрепленную картинку).  В связи с этим возник вопрос:
- Почему эффект центрифуги не проявляет себя внутри, скажем, Тонкого диска таким образом, чтобы более тяжёлые элементы выносились к его краям? Почему внутри Тонкого диска тяжёлые элементы распределены примерно равномерно по степени их металличности, независимо от удаленности от центра Галактики? Это происходит из-за гравитации со стороны находящейся в центре галактики Чёрной дыры?

Либо возможно я просто что-то неправильно понял 

(кликните для показа/скрытия)

Доброе утро!
Цитата: Novosedoff от Сегодня в 08:42:40
которая мешает обычной сепарации вещества по степени его металличность?

Не совсем понял о чем вы? Сепарация при орбитальном движении? откуда?

Тяжелые элементы создаются в галактике, чем дальше в прошлое чем меньше их было. Поэтому старые звезды содержат меньше тяжелых элементов. Молодые образовываются из более свежих и более насыщенных тяжелыми элементами облаков, поэтому их металличность выше. (как говорил Попов в лекции у астрономов все что тяжелее гелия уже металлы  )
Соответственно там где больше звезд, где активнее происходят события типа сверхновых и килоновых, тем там больше металличность облаков и новых звезд.

Всех Благ!
С уважением!

[Mercury127]

Какая нафиг центрифуга? В космосе везде невесомость!