Необычность Солнечной системы

[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!

[AlexAV]

Если в результате килоновой, облако обогатилось ураном с отношением изотопов 1.31, то быстро стать отношением в 0.317 оно не может.

Может. Если смешается с веществом, где соотношение U-235/U-238 ниже.

Вы упомянули короткоживущие изотопы, но нам это мало что говорит, так как нам важно изменение соотношения по времени, а не сам факт их наличия.

Почему? Говорят. Скажем наличие весомых количеств Cm-247 c периодом полураспада 15.6 млн. лет однозначно говорит, что от события давшего этот кюрий до формирования солнечной системы прошло не более двух - трех сотен миллионов лет (так как за более чем 15 - 20 периодов полураспада от исходного изотопа заведомо не останется вообще почти ничего).  Наличие признаков ещё более короткоживущего Al-26 (период полураспада 717 тыс. лет) позволяет ужесточить эту оценку до величины ~ 10-15 млн. лет, не более.

Нужно отметить, что если Al-26 можно списать на близкую более-менее обычную сверхновую, то высокие концентрации Cm-247 (достаточные для его выделения в зерна собственных минералов) - точно нужно рассматривать как признак килоновой, вероятно, давшей толчок к формированию солнечной системы.

и с чем этот уран должен был смешаться что бы получилось 0.317.

В статье по ссылке даётся также оценка соотношения U-235/U-238 в межзвездном веществе как 0.19, т.е. значительно ниже, чем в ранней солнечной системе (0.317). Вот с ним и смешивалось. Т.е. вещество недавно прошедшее r-процесс с U-235/U-238 = 1.31 смешалось с рядовым межзвездным веществом с U-235/U-238 = 0.19 и получилось наблюдаемое значение 0.317. Попутно произошло обогащение вещества ранней солнечной системы всякой экзотикой вроде кюрия и I-129.

[Oleg_P]

Приветствую!

Может. Если смешается с веществом, где соотношение U-235/U-238 ниже.

А посчитать? Даже если взять идеальный для вас вариант с полным отсутствием 235 урана в базовом облаке, то за 10 миллионов лет, как вы предлагаете, только за счет распада без учета вторичных распадов, которые только замедляют снижение отношение изотопов 235 к 238, так вот за 10 миллионов лет с 1.35 отношение упадет всего до 1.33885 и чтобы получить из этого наши 0.317 на момент формирование солнечной системы, надо "разбавить" этот уран от килоновой, "древним облачным ураном 238" в пропорции 3.22 атома древнего урана на каждый атом полученный от килоновы. Какое же это обогащение облака если общая концентрация не поднимается даже в 2 раза? Откуда тогда "древний" уран там в таком количестве? ​

1.31 смешалось с рядовым межзвездным веществом с U-235/U-238 = 0.19 и получилось наблюдаемое значение 0.317

Тогда концентрации "древнего" урана должно быть еще гораздо больше чем 3.22 атома на атом нового. 

признаков ещё более короткоживущего Al-26

Он образуется постоянно при чем тут килонова 5 млрд лет тому назад?

Скажем наличие весомых количеств Cm-247

наличие где? и насколько весомых количеств?

Нет расчет по урану однозначно показывает, что никаких ни 10 ни 50 миллионов лет там быть не может, порядок всё же 1.5-3 миллиарда лет от взрыва килоновой до образования солнечной системы. Имеется в виду основная масса актиноидов в протооблаке. Некоторое количество (заметно меньшее) но добавившее коротко живущих элементов могло быть внесено теоретической суперновой послужившей толчком к коллапсу облака. Но не основной вклад. О чем я раньше писал. И такой вклад еще дальше отодвинет назад килоновую.

И вообще такая датировка логична еще с другой стороны связанной с эволюцией нашей галактики. Как раз примерно 10 млрд лет назад было столкновение с другой галактикой Кракен, а потом и с  Гайя-Энцелад, и вероятно активация многих процессов. Вполне возможно, что в течении миллиарда лет после этого образовалось большое количество новых крупных звезд - голубых гигантов, и двойных в том числе. После своей эволюции проходившей порядка 2 млрд лет, из них могли уже пойти суперновые и образование двойных из нейтронных звезд, которые потом привели к килоновым. Если все это сложить то как раз и получаются сроки примерно 6-7 млрд лет назад.  Что хорошо совпадает с изотопным соотношением в 0.317 при формировании нашей солнечной системы.

С уваженим!

[ivanij]

Какая нафиг центрифуга? В космосе везде невесомость!

  Ну конечно, никакой там нет центрифуги, все сжимается в плоскость грубо говоря. Есть 2  концепции происхождения галактик - вихревая  потенциальная. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Подробности см. Происхождение и эволюция галактик и звезд. М.1976. Под ред. С.Б.Пикельнера

[AlexAV]

наличие где? и насколько весомых количеств?

По кюрию - смотрите эту работу: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.1501400

Кроме того, сравнительно недавно (в 2019) вышла работа (https://www.nature.com/articles/s41586-019-1113-7), где приходят к выводу, что для объяснения того количества кюрия и I-129, которое наблюдалось в ранней солнечной системе нужно предположить, что в интервале 1 - 100 млн. лет (они оценивают как наиболее вероятное значение 80 млн. лет) на расстояние ~300 пс от места формирования Солнечной системы должен был произойти взрыв килоновой, который и был доминирующим источником этого кюрия (а также I-129, и существенно повысил концентрации Pu-244 и U-235 в ранней Солнечной системе).

[AlexAV]

Он образуется постоянно при чем тут килонова 5 млрд лет тому назад?

Среднее отношение 26Al/27Al в межзвездной среде что-то около 8.4 10^-6 (https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0601015.pdf), а в ранней Солнечной системе было -  5 10^-5, т.е. в разы больше средних фоновых значений. Al-26 - индикатор не самый специфический (он может образовываться в различных процессах), но тем не менее он также укладывается в общую тенденцию, указывающую на аномально высокое содержание короткоживущих радиоактивных изотопов в ранней Солнечной системе. 

[Oleg_P]

Кроме того, сравнительно недавно (в 2019) вышла работа (https://www.nature.com/articles/s41586-019-1113-7), где приходят к выводу

Спасибо! Очень интересно, прочитал первую страницу,  написал авторам просьбу прислать мне копию статьи. Если не ответят. (50 % 50 в моей практике) то можно будет купить на сайте но пока подожду.
Интересно что они оценивают интенсивность событий в тот период времни (8.5 до 9.5 Gyr) по монтекарло. И ищут "крайнее" событие по короткоживущим.

Вторую статью про метеориты и отклонения в них концентраций урана буду читать.

Но проблемы с низким отношением уранов в 0.317 это вроде как не снимает пока. Кстати то отношение в 0.19 это сейчас вроде бы, а не 4.5 млрд лет назад, так же там есть что сейчас в суперпузырях 1.09 а в лучах 1.02, так что сложно сказать какое было отношение изотопов в облаке до "крайней" до СС килоновой.
Будем дальше разбираться - интересно же.
С уважением.

[Oleg_P]

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?

Потому что разделение по плотности в центрифуге происходит из за наличие стенки и слоя газа в ней. Она это аналог стакана на столе, где вниз оседает более плотное а всплывает менее плотное. Центрифуга позволяет это ускорить. Но галактика это не центрифуга, там все летит по орбитам в свободном падении и свинец и перышко так падают рядом одинаково, нет никакой дифференциации по плотности. Поэтому и по диску равномерность металличности примерно.
И черная дыра на это никак не влияет.
Всех благ.

[Novosedoff]

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?

Потому что разделение по плотности в центрифуге происходит из за наличие стенки и слоя газа в ней. Она это аналог стакана на столе, где вниз оседает более плотное а всплывает менее плотное. Центрифуга позволяет это ускорить. Но галактика это не центрифуга, там все летит по орбитам в свободном падении и свинец и перышко так падают рядом одинаково, нет никакой дифференциации по плотности. Поэтому и по диску равномерность металличности примерно.
И черная дыра на это никак не влияет.
Всех благ.

Ок  Хотя мне казалось, что даже внутри Солнечной системы есть дифференция по плотности планет земной и газовой групп в зависимости от их удаленности от Солнца (и  без всякой стенки!), из-за которой менее плотные, но более тяжёлые газовые гиганты оказались дальше от светила

У Сильченко сказано, что столкновение различных облаков звёздного вещества приводит к их взаимному торможению, таким образом аналогом стенки может выступать само же звёздное вещество, например, более дальние от центра галактики слои для менее дальних.

[chemister]

А r-процесс до какого элемента может идти? И есть ли измеренное распределение тяжелых элементов в r-процессе (например, во время наблюдаемых вспышек сверхновых)?

[AlexAV]

А r-процесс до какого элемента может идти?

До фермия - точно. Относительно того могут ли в нем образовываться элементы первого острова стабильности (с Z = 110 - 120 и числом нейтронов около 184) - пока не совсем понятно и этот вопрос в литературе дискутируется (см. скажем эти работы https://arxiv.org/abs/1207.3432 и https://www.researchgate.net/publication/324645448_Formation_of_Superheavy_Elements_in_Nature). Однако, понятно, что выход элементов первого острова стабильности будет низким (здесь https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.4764254 выход относительно долгоживущих изотопов коперниция оценивается на уровне 10^-12). Элементы с Z>120 сколько-нибудь эффективно в r-процессе, судя по всему, образовываться не могут.

например, во время наблюдаемых вспышек сверхновых

Достаточно детальные чтобы иметь количественные оценки концентраций актиноидов и сверхтяжелых элементов, на сколько я знаю, нет.

[Skipper_NORTON]

При этом самого удобного материала - урана-235 не было бы практически совсем. Такая ситуация скорее всего практически исключила бы возможность возникновения ядерной энергетики. На сколько это критично тоже пока не до конца ясно...

Но если предположить, что критично, или по крайней мере важно для возможности освоения космоса, в этой интересной особенности Солнечной системы может как раз и крыться разгадка парадокса Ферми...

   
Всё это интересно,  но я недопонял, как опираясь на эти факты раскрыть парадокс Ферми?

[chemister]

А звезда Пшибыльского, которая где-то берет трансурановые элементы, не может быть нейтронной звездой внутри обычной?

[николай теллалов]

не может быть нейтронной звездой внутри обычной?

как НЗ поместить внутри обычной?
и как эту матрешечную конструкцию стабилизировать?

[ivanij]

не может быть нейтронной звездой внутри обычной?

как НЗ поместить внутри обычной?
и как эту матрешечную конструкцию стабилизировать?

  Самое главное, непонятно как такая звезда ли могла бы возникнуть.

[Mercury127]

не может быть нейтронной звездой внутри обычной?

как НЗ поместить внутри обычной?
и как эту матрешечную конструкцию стабилизировать?

TZO
Объект Торна — Житков

[николай теллалов]

Объект Торна — Житков

мне показалось, что КГ не относится к категории "обычная звезда" ибо вне ГП

[Mercury127]

мне показалось, что КГ не относится к категории "обычная звезда" ибо вне ГП

насколько я понимаю, гигант здесь нужен лишь для увеличения вероятности захвата НЗ.
сама же конструкция может работать и для пары с обычной звездой - старое ядро звезды (БК) все равно поглощается НЗ, и объект внешне ускоренно превращается в КГ.

[Fall63]

Нужно отметить, что если Al-26 можно списать на близкую более-менее обычную сверхновую, то высокие концентрации Cm-247 (достаточные для его выделения в зерна собственных минералов) - точно нужно рассматривать как признак килоновой, вероятно, давшей толчок к формированию солнечной системы

Хм. А есть ли какие-либо оценки присутствия в ранней СС нуклида Hf-182 (более короткоживущий). Его как-то можно вклад посчитать - это помогло бы уточнить датировку?