Planeta ze zlata

  Existuje ve vesmíru planeta, která je celá ze zlata? Nebo ji tento vzácný kov alespoň tvoří z velké části? (délka blogu 5 min.) 

Můžeme si dělat naději, že někdy objevíme vzácný asteroid, který by byl celý nebo z části tvořen zlatem? Nebo dokonce celou exoplanetu ze zlata? Naděje nejsou moc vysoké. 

Zlato a jeho vznik

Zlato je jedním z prvků, které se nedá syntetizovat jednoduchými procesy při jaderné fúzi uvnitř hvězd. Stejně jako všechny ostatní prvky těžší než železo, vzniká často v extrémních podmínkách, ke kterým může dojít například při srážce neutronových hvězd nebo při explozích supernov. 

Přirozená tvorba zlata ve hvězdách (nukleosyntéza)

Zlato je prvkem, který má pouze jeden stabilní izotop. To je poměrně vzácný jev. Většina chemických prvků se totiž vyskytuje ve formě směsi hned několika izotopů, které mají v jádrech sice stejný počet protonů, liší se ale počtem neutronů. Jediný stabilní izotop zlata má v jádře 197 částic (protonů a neutronů), patří tedy k těžším prvkům. 

Syntéza zlata (197 Au) v supernovách probíhá dvěma různými procesy. Jednomu se říká pomalý a druhému naopak rychlý. 

Pomalý proces se zakládá na záchytu jednotlivých volných neutronů jádrem prvku, který je lehčí než zlato. Protože je takové jádro s přebytkem neutronů pak nestabilní, brání se tím, že promění jeden neutron na proton a vyzáří beta částici (elektron) s určitou energií. Tím, že má nyní o jeden proton více, se posune v Mendělejevově tabulce prvků o jednu příčku směrem k těžkým prvkům. Schematicky se to dá znázornit u zlata následující rovnicí: 

196 Pt + n › 197 Au + ß - + 6,57 MeV

Proměna na zlato je možná také rychlou cestou. Je na to ovšem potřeba vhodné prostředí, kterým může být například právě explodující supernova (s obrovským množstvím volných neutronů, které vznikly tříštěním atomů hmoty při explozi) nebo srážka dvou neutronových hvězd. 

Pokud je v okolí atomového jádra k dispozici větší množství neutronů, může je jádro polapit a tím se ke svému cíli dostat daleko rychleji než jednotlivým odchytem. Schéma takového procesu vidíte v následující rovnici:  

56 Fe + 141n › 197 Au + 53ß - + 1109 MeV

Rovnice vychází z jádra železa, což je poslední prvek, který může sám od sebe vznikat ve hvězdách díky termonukleární fúzi. Je to nejtěžší spontánně vznikající chemický prvek. Všechny ostatní těžší prvky jsou při svém vzniku odkázané na exploze supernov nebo jiné extrémní vesmírné jevy. 

Hmota, ze které vznikají planetární soustavy

Znamená to, že se pak zlato spolu s mnoha dalšími prvky hromadí v materiálu, který vznikl při explozi supernovy a následně bývá vyvržen do vesmírného prostoru. 

Je to právě tato hmota, která se znovu recykluje při vzniku planetárních systémů u hvězd další generace.

Hvězdy druhé a třetí generace

Ve vesmíru se nachází obrovské množství vodíku v podobě rozsáhlých plynových oblaků. Pokud z takového oblaku postupným smršťováním vznikne hvězda, logicky se nikdy nevytvoří z celé dostupné hmoty. Zásobárna vodíků v galaxii pak vystačí hned na několik hvězdných generací. 

Hvězdy druhé a každé další generace spalují vodík na helium stejně jako jejich předchůdkyně v první generaci. Pokud mají dostatečně vysokou hmotnost, vytváří se v nich stejným způsobem také na další těžší prvky. Ve svém nitru mají ovšem také zbytky těžkých prvků, vyvržené do vesmírného prostoru svými předchůdkyněmi.  

Planeta celá ze zlata?

Z plynu a prachu se formují nejen hvězdy samy, ale také planetární systémy, které je obklopují. 

Určitě se může stát, že je na jedné planetě o něco více zlata než na jiné, ale v zásadě je těžko představitelné, že se taková planeta může skládat převážně jen ze zlata. To samé platí pak samozřejmě i pro asteroidy a různé jiné malé objekty. 

Není tedy moc rozumné očekávat, že se ve Sluneční soustavě můžeme setkat s asteroidem, který by byl celý ze zlata. A planetu celou ze zlata nejspíš nenajdeme ani nikde ve vesmíru. Pokud by se přesto taková planeta měla nějakou zvláštní náhodou vytvořit, prozradí ji její centrální hvězda. Ve svém spektru by totiž měla mít specifické emisní čáry, které má jen zlato. 

Ty se projeví v oblastech 242,8 (coby hlavní linie) a 267,6 nm (vedlejší linie). Nebudou tedy zaznamenány ve viditelné části spektra, ale v jeho ultrafialové části.