Je podivná hvězda reálným ostrovem stability supertěžkých prvků?  
Ve velice neobvyklé hvězdě Przybylského v souhvězdí Kentaura jsou spousty lanthanoidů a aktinoidů. Co když se tam skrývají i doposud neobjevené supertěžké prvky z vysněného ostrova stability?

 

Jaká je hvězda Przybylského. Kredit: Blender Artist Community.
Jaká je asi hvězda Przybylského? Kredit: Blender Artist Community.

Všechny známé prvky, které jsou těžší než olovo (atomové číslo 82), jsou nestabilní. A stabilita prvku, čili poločas přeměny jeho nejstabilnějšího izotopu, se obecně snižuje s rostoucím atomovým číslem. Poločas rozpadu uranu 238 (atomové číslo 92) se počítá v miliardách let, u prvků s atomovým číslem vyšším než 100 to už jsou jenom dny, hodiny, minuty, sekundy.

 

Vladimir Dzuba. Kredit? UNSW.
Vladimir Dzuba. Kredit: UNSW.

Fyzici se ale domnívají, že tento trend nemusí pokračovat stále stejným směrem. Na základě úvah o takzvaných magických číslech počtu nukleonů si vysnili kouzelný ostrov. Glen Seaborg na konci šedesátých let navrhl, že by v „oceánu nestability“ mohl existovat „ostrov stability“, čili skupina supertěžkých izotopů prvků, které by měly být dramaticky stabilnější, než prvky před nimi. Podle některých odhadů by mohly mít poločas rozpadu miliony let. Předpovědi umístění ostrova se různí. Vědci po něm usilovně pátrají, protože by tyto prvky mohly mít neobvyklé chemické vlastnosti a také zajímavé aplikace, od nových generací urychlovačů až po výrobu miniaturních atomových bomb. Každopádně nikdo zatím takový báječný ostrov supertěžkých prvků nenašel.

 

Předpovězený ostrov stability v kroužku. Kredit: Zagrebaev.
Předpovězený ostrov stability v kroužku. Kredit: Zagrebaev.

Na Zemi se supertěžké prvky hledají v urychlovačích částic. Vědci v nich srážejí těžké atomy a doufají, že je srazí správným způsobem tak, aby se spojily do nových prvků s dlouhými poločasy rozpadu. Jenže je to velmi komplikované a veškeré snahy doposud vyzněly naprázdno. Co kdyby ale ostrov stability nebyl jenom pomyslný, ale naopak naprosto hmotný a vyskytoval se ve vesmíru? Tohle navrhuje astrofyzik Vladimir Dzuba z australské Univerzity Nového Jižního Walesu se svými kolegy.


Podle nich by totiž velmi podivná hvězda HD 101065 ze souhvězdí Kentaura, známá jako hvězda Przybylského, mohla být přírodním fúzním reaktorem, který vytvořil i supertěžké prvky ostrova stability. A mohly by tam stále být. Není to tak šílené, jak to na první pohled vypadá. Hvězdu, která je od nás vzdálená asi 370 světelných let, objevili v roce 1961. A hned vyšlo najevo, že tahle hvězda skutečně nebude jako každá druhá. Je naprosto neuvěřitelná.


Především, jde o rychle oscilující hvězdu typu Ap, označovanou jako roAp hvězdu. Ap hvězdy představují podskupinu hvězd, kterým se říká chemicky pekuliární (tedy chemicky podivuhodné) hvězdy, anglicky chemically peculiar star (CP star) . To jsou hvězdy, jejichž spektrum vědci mnohokrát kontrolují, protože si myslí, že udělali nějakou strašnou chybu. Rychle oscilující Ap hvězdy ještě ke všemu vykazují oscilace záření. Takových hvězd známe ve vesmíru jenom pár desítek, přičemž jako první z nich jsme objevili právě hvězdu Przybylského.

 

Aktinoidy. Kredit: LLNL.
Aktinoidy. Kredit: LLNL.

Tato hvězda má podezřele málo železa a niklu, a zároveň je naprosto unikátní obsahem bizarních chemických prvků. Ve svrchních vrstvách hvězdy je zřetelné množství stroncia, holmia, niobu, skandia, yttria, cesia, neodymu, praseodymu, thoria, ytterbia, uranu, a také technecia a promethia. Aby toho nebylo málo, tak ještě zřejmě jako jediná známá hvězda obsahuje těžší aktinoidy – aktinium, protaktinium, neptunium, plutonium, americium, curium, berkelium, kalifornium a einsteinium. Jako by hvězda Przybylského byla gigantickou továrnou na exotické prvky.


Je to další ohromující kosmická záhada. Nikdo netuší, jak přesně se tam všechny ty divné prvky v takovém množství vzaly. Jedno z vysvětlení počítá s tím, že by hvězda mohla mít v těsné blízkosti jako společníka neutronovou hvězdu. Takový společník by bombardoval hvězdu částicemi, a tím by vytvářel supertěžké prvky. Potíž je v tom, že ať se díváme, jak chceme, žádný hvězdný společník tam nejspíš není. Jestli nejde o nějakou chybu, tak hvězda Przybylského podle astrofyzika Stephana Gorielyho z belgické Free University of Brussels (ULB) závažným způsobem ohrožuje stávající modely nukleosyntézy prvků ve hvězdách.


Aktinoidy jsou krátkověké. Hvězda Przybylského je mladičkým oranžovým trpaslíkem, který vznikl asi před 57 miliony let. I přesto by ale na něm už mnohé chemické prvky neměly být. Očividně je tam musí doplňovat nějaký proces. Dzuba a spol. navrhují, že aktinoidy a další prvky vznikají na hvězdě Przybylského tak, že jsou produktem rozpadu supertěžkých prvků ostrova stability. Zní to jednoduše, ale hledat spektra prvků, které vydrží jen několik hodin nebo minut, není ve skutečnosti vůbec snadné. Dzubův tým teď hledá prvky nobelium (102), lawrencium (103), nihonium (113) a flerovium (114), které by měly být meziprodukty v rozpadu supertěžkých prvků ostrova stability.


Ne všichni s Dzubovými závěry souhlasí. Například Goriely si nemyslí, že ze zvláštního pektra záření hvězdy Przybylského vyplývá přítomnost aktinoidů. Hvězda Przybylského je podle něj chemickým exotem, také je velmi magnetická. Její podivnosti se nepochybně promítají do spektra záření. Kdo ví, co je tahle hvězda vlastně zač?

Literatura
New Scientist 23. 3. 2017, arXiv:1703.0425, Wikipedia (Island of stability, Przybylski's Star).

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 26.03.2017
Tisk článku

Padající hvězda - Pascual Miriam Garciá
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 220 Kč
cena: 173 Kč
Padající hvězda
Pascual Miriam Garciá
Související články:

Uznány hned čtyři supertěžké prvky     Autor: Vladimír Wagner (05.01.2016)
Jak se produkují a studují supertěžké prvky     Autor: Vladimír Wagner (28.01.2016)
Další čtyři supertěžké prvky mají svá jména     Autor: Vladimír Wagner (10.06.2016)



Diskuze:

Pavel Psenak,2017-03-28 11:23:37

Nikoliv žádný cynismus. Je to myslím zajímavé téma. Interakce bílý trpalík - oranžový/červený trpaslík. Bylo by to zřejmě neustále na hranici výbuchu novy, v případě větších oranžových trpaslíků asi i na hranici supernovy typu Ia. Ale je možné, že příroda zná scénáře relativně poklidného splynutí bílý trpaslík/červený trpalík nebo dokonce bílý trpalík/oranžový trpaslík bez kosmického ohňostroje, ale s o to zajímavější přeměnou kvantity v kvalitu než jen obligátní změna hvězda -> supernova :-).

Odpovědět


Re:

Pavel Psenak,2017-03-28 11:26:08

Toto je reakce na příspěvek níže.

Odpovědět

Kvarková hvězda

Antonín Hvízdal,2017-03-26 19:18:14

Při zmínce o neutronové hvězdě tvořící těžké prvky mě napadá spíše hvězda kvarková. Ta na rozdíl od neutronové nemá dolní mez své hmotnosti. Například o pulzaru PSR B0943+10 se spekuluje že by mohl být takovým objektem o poloměru 2,6 km a hmotnosti 0,02 Sluncí. Pokud by taková podivnůstka seděla v nitru běžné hvězdy, pak i tato by se chovala patrně velmi podivně.

Zajímavé počtení o kvarkových hvězdách například zde:
http://hp.ujf.cas.cz/~wagner/popclan/podivne/podivne.html

Odpovědět


Re: Kvarková hvězda

Pavel Psenak,2017-03-27 16:12:55

Zajímavá myšlenka. Možná by stála za prověření i poněkud konzervativnější varianta bílého trpaslíka ve vnitřku oranžového či červeného trpaslíka.

Odpovědět


Re: Re: Kvarková hvězda

Drahomír Strouhal,2017-03-28 09:36:43

Předpokládám, že jste chtěl trpaslíka v obrovi či veleobrovi, protože to, co jste napsal, vyznívá dost cynicky.

Odpovědět


Re: Re: Re: Kvarková hvězda

Pavel Psenak,2017-03-28 11:25:24

Nikoliv žádný cynismus. Je to myslím zajímavé téma. Interakce bílý trpalík - oranžový/červený trpaslík. Bylo by to zřejmě neustále na hranici výbuchu novy, v případě větších oranžových trpaslíků asi i na hranici supernovy typu Ia. Ale je možné, že příroda zná scénáře relativně poklidného splynutí bílý trpaslík/červený trpalík nebo dokonce bílý trpalík/oranžový trpaslík bez kosmického ohňostroje, ale s o to zajímavější přeměnou kvantity v kvalitu než jen obligátní změna hvězda -> supernova :-).

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni