Thế giới của chúng ta đầy những hóa chất không nên tồn tại.
Các nguyên tố nhẹ hơn, như carbon và oxy và helium, tồn tại do năng lượng nhiệt hạch mãnh liệt nghiền nát các proton với nhau bên trong các ngôi sao. Nhưng các nguyên tố từ coban đến niken đến đồng, qua iốt và xenon, và bao gồm cả uranium và plutonium, chỉ quá nặng để tạo ra phản ứng tổng hợp sao. Ngay cả lõi của mặt trời lớn nhất, sáng nhất cũng không nóng và đủ áp lực để làm mọi thứ nặng hơn sắt.
Tuy nhiên, những hóa chất đó có rất nhiều trong vũ trụ. Một cái gì đó đang làm cho họ.
Câu chuyện kinh điển là siêu tân tinh - vụ nổ xé toạc một số ngôi sao vào cuối đời - là thủ phạm. Những vụ nổ đó sẽ nhanh chóng đạt được năng lượng đủ mạnh để tạo ra các yếu tố nặng hơn. Lý thuyết chi phối cho việc này xảy ra như thế nào là nhiễu loạn. Khi siêu tân tinh ném vật chất vào vũ trụ, theo lý thuyết, các gợn sóng hỗn loạn đi qua các cơn gió của nó, nén một thời gian ngắn vật chất sao với lực đủ mạnh để đập các nguyên tử sắt kháng nhiệt vào các nguyên tử khác và tạo thành các nguyên tố nặng hơn.
Nhưng một mô hình động lực học chất lỏng mới cho thấy rằng tất cả đều sai.
"Để bắt đầu quá trình này, chúng ta cần phải có một lượng năng lượng dư thừa", tác giả chính của nghiên cứu Snezhana Abarzhi, một nhà khoa học vật liệu tại Đại học Tây Úc ở Perth cho biết. "Mọi người đã tin tưởng trong nhiều năm rằng loại dư thừa này có thể được tạo ra bởi các quá trình nhanh, bạo lực, về cơ bản có thể là các quá trình hỗn loạn", cô nói với Live Science.
Nhưng Abarzhi và các đồng tác giả của cô đã phát triển một mô hình chất lỏng trong siêu tân tinh gợi ý một thứ khác - thứ gì đó nhỏ hơn - có thể đang diễn ra. Họ đã trình bày những phát hiện của họ vào đầu tháng này tại Boston, tại cuộc họp tháng 3 của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ và cũng đã công bố kết quả của họ vào ngày 26 tháng 11 năm 2018 trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science.
Trong một siêu tân tinh, vật chất sao thổi ra khỏi lõi của ngôi sao ở tốc độ cao. Nhưng tất cả các vật liệu đó đang chảy ra ngoài với cùng tốc độ. Vì vậy, liên quan đến nhau, các phân tử trong dòng vật chất sao này không chuyển động quá nhanh. Mặc dù có thể có gợn hoặc xoáy thỉnh thoảng, không có đủ nhiễu loạn để tạo ra các phân tử qua sắt trên bảng tuần hoàn.
Thay vào đó, Abarzhi và nhóm của cô phát hiện ra rằng phản ứng tổng hợp có thể xảy ra ở các điểm nóng bị cô lập trong siêu tân tinh.
Khi một ngôi sao nổ tung, cô giải thích, vụ nổ không hoàn toàn đối xứng. Bản thân ngôi sao có sự bất thường về mật độ trong khoảnh khắc trước khi một vụ nổ, và các lực nổ nó tách ra cũng có một chút bất thường.
Những bất thường đó tạo ra các vùng cực nóng, cực nóng trong chất lỏng đã nóng của ngôi sao phát nổ. Thay vì những gợn sóng dữ dội làm rung chuyển toàn bộ khối lượng, áp lực và năng lượng của siêu tân tinh đặc biệt tập trung ở những phần nhỏ của khối nổ. Những khu vực này trở thành các nhà máy hóa chất ngắn mạnh hơn bất cứ thứ gì tồn tại trong một ngôi sao điển hình.
Và đó, Abarzhi và nhóm của cô đề nghị, là nơi tất cả các nguyên tố nặng trong vũ trụ đến từ.
Nhắc nhở lớn ở đây là đây là một kết quả và một bài báo duy nhất. Để đạt được điều đó, các nhà nghiên cứu đã dựa vào công việc bút và giấy, cũng như các mô hình máy tính, Abarzhi nói. Để xác nhận hoặc bác bỏ những kết quả này, các nhà thiên văn học sẽ phải đối chiếu chúng với các chữ ký hóa học thực sự của siêu tân tinh trong vũ trụ - các đám mây khí và các phần còn lại của vụ nổ sao.
Nhưng có vẻ như các nhà khoa học gần hơn một chút để hiểu bao nhiêu vật chất xung quanh chúng ta, bao gồm cả bên trong cơ thể của chúng ta, được tạo ra.
