Рання всесвіт складалася з водню і невеликих кількостей сусідніх з ним легких елементів. Всі інші утворилися вже в процесі термоядерних реакцій, що протікають в надрах зірок. Однак для появи ядер масивніше заліза потрібні куди більш екстремальні умови і процеси. Вважається, що золото, уран та інші важкі елементи виникають у вибухах наднових, а також при загибелі колапсарів і при злитті нейтронних зірок.
Ці сценарії підтвердило комп’ютерне моделювання, проведене командою німецьких астрофізиків на чолі з олівером джустом (oliver just). Їх стаття опублікована в журналі monthly notices of the royal astronomical society; коротко про роботу розповідається в повідомленні прес-служби центру з вивчення важких іонів імені гельмгольца.
Можна помітити, що сценарії з колапсом масивної зірки або злиттям нейтронних зірок завершуються утворенням чорної діри, оточеної щільною хмарою матерії. В її найближчих околицях може розвиватися швидкий процес захоплення вільних нейтронів (r-процес) легкими ядрами з утворенням важких, при якому вони набирають масу до тих пір, поки швидкість захоплення не стане нижче швидкості розпаду отриманого ізотопу.
Щоб перевірити ці розрахунки, олівер джуст та його колеги моделювали чорні діри з різною масою та швидкістю обертання, оточені акреційними дисками різних розмірів та щільності. Робота підтвердила, що при певному поєднанні умов в таких обставинах дійсно може протікати r-процес, що завершується утворенням золота та інших важких елементів.
Вчені відзначають, що чим масивніше диск, тим більше в ньому з’являється нейтронів, які можуть брати участь в синтезі важких елементів. Але якщо диск занадто масивний, нейтрони в ньому швидко захоплюють вільні нейтрино, перетворюються в протони і «випадають» з r-процесу, зупиняючи його. За оцінками авторів роботи, в ідеалі акреційний диск чорної діри повинен мати від 0,01 до 0,1 маси сонця.
