रेडियोधर्मी तत्व का एक दुर्लभ संस्करण प्लूटोनियम गहरे समुद्र के नीचे पृथ्वी की पपड़ी में सन्निहित नए सुराग प्रदान कर रहा है कि तारों में भारी धातुएँ कैसे बनती हैं।
नए शोध से पता चलता है कि प्लूटोनियम -244 नामक आइसोटोप आ सकता है धरती आयरन -60 के साथ अग्रानुक्रम, सुपरनोवा में बनने वाली एक हल्की धातु, कई प्रकार के तारों की मृत्यु के दौरान होने वाले विस्फोट। इस खोज से पता चलता है कि सुपरनोवा दोनों भारी धातुएँ बना सकते हैं – हालाँकि यह संभव है कि अन्य घटनाएँ, जैसे कि विलय न्यूट्रॉन तारेकम से कम कुछ प्लूटोनियम-244 के लिए जिम्मेदार हैं।
यह समझना कि कैसे भारी तत्व बनते हैं, भौतिकी में शीर्ष तीन सबसे ज्वलंत प्रश्नों में से एक है, ऑस्ट्रेलियाई राष्ट्रीय विश्वविद्यालय के परमाणु भौतिक विज्ञानी एंटोन वॉलनर और जर्मनी में एक शोध केंद्र, हेल्महोल्ट्ज़ सेंटर ड्रेसडेन-रॉसेनडॉर्फ ने कहा। लोहे से भारी तत्वों का आधा हिस्सा तारों के दिलों में काफी अच्छी तरह से समझी गई प्रक्रिया के माध्यम से बनाया गया है विलय. हालांकि, दूसरे आधे हिस्से को बनाने के लिए मुक्त न्यूट्रॉन के उच्च घनत्व की आवश्यकता होती है। इसका मतलब है कि उन्हें फॉर्म में होना चाहिए अधिक विस्फोटक वातावरण एक विशिष्ट स्टार कोर की तुलना में – सुपरनोवा, शायद, या बड़े पैमाने पर घटनाएं जैसे न्यूट्रॉन-स्टार विलय या टकराव ब्लैक होल और एक न्यूट्रॉन स्टार।
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जापान, ऑस्ट्रेलिया और यूरोप के सहयोगियों के साथ, वॉलनर को यह पता लगाने में दिलचस्पी थी कि क्या वह पृथ्वी पर इन खगोलीय घटनाओं के उंगलियों के निशान खोज सकता है। भारी धातुओं के कुछ रेडियोधर्मी संस्करण हैं जो ग्रह पर स्वाभाविक रूप से नहीं होते हैं। विशेष रूप से, शोधकर्ता प्लूटोनियम -244 की तलाश में थे, प्लूटोनियम की एक भिन्नता 80.6 मिलियन वर्ष के आधे जीवन के साथ। इसका मतलब है कि रेडियोधर्मी क्षय के लिए उत्पादित प्रारंभिक प्लूटोनियम के आधे भाग को खाने में 80.6 मिलियन वर्ष लगते हैं। पृथ्वी के निर्माण के दौरान मूल रूप से मौजूद किसी भी प्लूटोनियम -244 का क्षय होने के बाद से लंबे समय से है, इसलिए शोधकर्ताओं ने पाया कि किसी भी परमाणु को मूल में अलौकिक होना पड़ेगा।
“क्या हम पृथ्वी पर प्लूटोनियम-244 खोज सकते हैं?” वालनर ने कहा। “तब हम जानते हैं कि यह अंतरिक्ष से आ रहा है।”
इन दुर्लभ परमाणुओं का शिकार करने के लिए, शोधकर्ताओं ने प्रशांत महासागर के नीचे लगभग 5,000 फीट (1,500 मीटर) से पृथ्वी की पपड़ी के नमूने लिए। ये चट्टानें इतनी धीमी गति से बनती हैं कि क्रस्ट का एक मिलीमीटर 400,000 साल पुराना इतिहास दर्ज करता है, वालनर ने लाइव साइंस को बताया। नमूने ने पिछले 10 मिलियन वर्षों को कवर किया।
शोधकर्ताओं ने तब लौह -60 के लिए नमूनों की जांच की – लोहे के अलौकिक संस्करण जो सुपरनोवा में बनते हैं – और प्लूटोनियम -244 के लिए। उन्होंने दोनों को पाया।
आयरन -60 को पाकर कोई आश्चर्य नहीं हुआ, वाल्नर ने कहा, क्योंकि पिछले शोध में पहले ही गहरे समुद्र में तलछट में लोहे -60 के स्तर में उतार-चढ़ाव और समय के साथ पपड़ी में उतार-चढ़ाव दिखाई दिए थे। निष्कर्षों ने पुष्टि की कि शोधकर्ताओं ने पहले क्या संदेह किया था: लौह -60 में दो वृद्धि हुई थी – एक जो 4.2 मिलियन और 55 मिलियन वर्ष पहले हुई थी, और एक जो कि 7 मिलियन वर्ष पहले हुई थी। वाल्नर ने कहा कि धातु की ये आमद दो निकटवर्ती सुपरनोवा का परिणाम हो सकती है।
“सुपरनोवा जो हुआ और लौह -60 का उत्पादन किया, उस समय शानदार रहा होगा,” उन्होंने कहा। “यह समान रहा होगा [in brightness] पूर्णिमा तक, ताकि आप इसे दिन में भी देख सकें।”
अतीत में, शोधकर्ताओं के पास संवेदनशील पर्याप्त तरीके नहीं थे, जो पृथ्वी की पपड़ी में बिखरे हुए प्लूटोनियम -244 के अत्यंत दुर्लभ परमाणुओं की सही गणना कर सकें। लेकिन नए अध्ययन में, उन्होंने अत्याधुनिक तकनीक और विधियों का उपयोग किया। इस एक्सट्रैटेस्ट्रियल प्लूटोनियम के पृथ्वी पर आने का समय थोड़ा कठिन है, क्योंकि शोधकर्ताओं को 3 मिलियन से 5 मिलियन वर्ष के इतिहास के दौरान क्रस्ट की परतों की खोज करनी थी। हालांकि, प्लूटोनियम-244 की आमद लौह-60 की आमद से संबंधित थी।
“प्लूटोनियम -244 से लौह -60 का अनुपात स्थिर प्रतीत होता है, ” वॉलनर ने कहा। इससे पता चलता है कि दोनों एक ही मूल से आ सकते हैं।
सितारों में जाली
हालांकि प्लूटोनियम-244 और आयरन-60 के समन्वित आगमन से पता चलता है कि दोनों सुपरनोवा से आ सकते थे, बहुत सारे सवाल बने हुए हैं। कंप्यूटर मॉडल जो सुपरनोवा के भीतर तत्वों के गठन की नकल करने का प्रयास करते हैं, वास्तव में उत्पन्न करने के लिए संघर्ष करते हैं भारी तत्व गठन, वालनर ने कहा। नए अध्ययन में पाया गया प्लूटोनियम -244 में आयरन -60 का अनुपात बताता है कि प्लूटोनियम -244, स्टेलर विस्फोट के बाद आयरन -60 की तुलना में बहुत कम प्रचलित होगा, जो कि कुल निर्माण का शायद एक छोटा प्रतिशत है।
यह भी संभव है, वाल्नर ने उल्लेख किया, कि गहरे समुद्र में पड़ी प्लूटोनियम -244 परमाणुओं की खोज सुपरनोवा से बिल्कुल नहीं हुई। प्लूटोनियम -244 का निर्माण पहले की घटना में हो सकता था और हो सकता है कि जब वह इसके साथ-साथ भारी प्लूटोनियम -244 को धकेलता है तो लोहे -60 के विस्फोट के कारण यह गहरे अंतरिक्ष में लक्ष्यहीन रूप से तैर सकता है। उस स्थिति में, दोनों तत्व एक ही समय में पृथ्वी पर आ गए होंगे, लेकिन प्लूटोनियम -244 काफी पुराना होगा।
उस संभावना का पता लगाने के लिए, शोधकर्ता अलग-अलग अर्ध-आयु वाले परमाणुओं के विभिन्न वर्गों को देखना चाहते हैं। आधा जीवन एक घड़ी की तरह काम करता है ताकि वैज्ञानिक तत्वों की उम्र के लिए कई अनुमान लगा सकें। उदाहरण के लिए, यदि प्लूटोनियम -244 बहुत छोटे आधे जीवन के तत्व के साथ मिलते हैं, तो यह सुझाव देगा कि दोनों छोटे और नए थे। इससे यह भी पता चलता है कि सुपरनोवा में उत्पादित प्लूटोनियम-244 की मात्रा कम थी और इसका अधिक हिस्सा न्यूट्रॉन-स्टार विलय जैसी अन्य घटनाओं से आया होगा।
शोध दल पहले से ही इस शोध में एक से 10 गुना बड़े क्रस्ट के टुकड़े का अध्ययन कर रहा है। क्रस्ट का एक बड़ा टुकड़ा होने से शोधकर्ताओं को प्लूटोनियम -244 परमाणुओं के लिए अपनी खोज का विस्तार करने और उन परमाणुओं को पृथ्वी पर आने पर अधिक सटीक समय प्राप्त करने की अनुमति मिलेगी।
“क्या आकर्षक है कि आपको कुछ छह या 10 परमाणु मिलते हैं जिन्हें आप अंत में पृथ्वी से नहीं बल्कि अंतरिक्ष से पहचान सकते हैं, और फिर आपको कुछ संकेत मिलते हैं कि यह कहां पैदा हुआ था और कब बनाया गया था,” वॉलनर ने कहा। ।
शोध आज (13 मई) जर्नल में प्रकाशित हुआ था विज्ञान.
मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।