中子星碰撞後遺漏的原子出現

中子星碰撞後遺漏的原子出現

中子星是宇宙中最密集的物體之一。圖片:©Shutterstock)

兩顆中子星相互撞擊,震動了整個宇宙,引發了一場史詩般的爆炸,稱為“kilonova”,將大量超緻密,超熱的物質吐向太空。現在,天文學家已經報告了迄今最確鑿的證據,表明爆炸發生後,形成了一個缺失的鏈接元素,可以幫助解釋一些令人困惑的宇宙化學。

2017年,這種晃動(時空的波動,稱為引力波)到達地球時,它掀起了引力波探測器,併成為有史以來第一個被發現的中子星碰撞。隨即,世界各地的望遠鏡都旋轉到研究由此產生的千禧年之光。現在,來自那些望遠鏡的數據已經顯示出強證據表明鍶在被排出的物質中迴旋,這是具有宇宙歷史的重元素,鑑於天文學家對宇宙的其他了解,這很難解釋。

地球和太空散佈著各種化學元素。有些很容易解釋。大爆炸之後不久,亞原子粒子開始形成,氫以最簡單的形式由一個質子組成。帶有兩個質子的氦也很容易解釋。我們的太陽一直無休止地產生它,通過核聚變在熾熱而密集的腹部將氫原子粉碎在一起。但是像鍶這樣的較重元素很難解釋。長期以來,物理學家認為這些重元素主要是在超新星期間形成的,例如千新星。但規模較小,是由於大質量恆星在生命的盡頭爆炸而產生的。但是很明顯,僅超新星就無法解釋宇宙中有多少重元素。

在首次發現中子星碰撞之後,鍶的上升可能有助於證實另一種理論,即小得多的超稠密物體之間的碰撞實際上會產生我們在地球上發現的大部分重元素。

物理學不需要超新星或中子星合併就可以解釋周圍的每個大塊原子。我們的太陽還比較年輕,光亮,所以它主要將氫融合成氦。但據美國宇航局稱,更大,更老的恆星可以用26個質子融合重於鐵的元素。但是,沒有一顆恆星在其生命的最後時刻變得足夠熱或緻密,無法產生27質子鈷和92質子鈾之間的任何元素。

然而,正如一對物理學家在2018年《自然》雜誌上發表的一篇文章中指出的那樣,我們一直都在地球上發現更重的元素。因此,這個謎。

這些超重元素(包括鍶)中約有一半是通過稱為“快速中子俘獲”或“ r過程”的過程形成的,r過程是在極端條件下發生的一系列核反應,可以形成負載了密集核的原子質子和中子 但是科學家還沒有弄清楚宇宙中哪些系統足夠極端,足以產生我們世界上見到的龐大的r進程元素。

一些人認為超新星是罪魁禍首。《自然》雜誌的作者在2018年寫道:``直到最近,天體物理學家才謹慎地聲稱,r過程事件中形成的同位素主要起源於核心坍縮超新星。''

這是超新星想法的工作原理:引爆,垂死的恆星產生的溫度和壓力超出了它們在生命中產生的任何壓力,並將複雜的物質以短暫的猛烈的閃光噴向宇宙。這是卡爾·薩根(Carl Sagan)在1980年代講的故事的一部分,當時他說我們都是由“ 明星人物”組成的。

根據那篇2018年《自然》(Nature)文章的作者說,最近的理論工作表明,超新星可能不會產生足夠的r-過程材料來解釋它們在宇宙中的優勢。

輸入中子星。在一些超新星(只有每立方英寸質量的黑洞才消失)之後留下的超高密度屍體,就恆星而言很小,大小接近美國城市。但是它們可以勝過全尺寸的恆星。當它們猛烈撞擊時,所產生的爆炸比碰撞黑洞以外的任何事件都更強烈地震動時空結構。

在那些瘋狂的合併中,天文學家開始懷疑,足夠多的r-過程元素可以形成來解釋它們的數量。

對2017年撞車事故的早期研究表明,這一理論是正確的。天文學家看到了證據,黃金和鈾的光從爆炸材料過濾,結合的方式直播科技報的時候,但數據依然朦朧。

昨天(10月23日)發表在《自然》雜誌上的一篇新論文對這些早期報道提供了最堅定的確認。

哥本哈根大學的天文學家喬納坦·塞爾辛(Jonatan Selsing)表示:“實際上,我們想到在事件發生後很快就會看到鍶。但是,事實證明,事實證明這很困難。”在一份聲明中說。

天文學家當時不確定太空中的重元素到底會是什麼樣。但他們已經重新分析了2017年的數據。這次,給了更多的時間解決這個問題,他們發現了來自指向鍶的超新星發出的光的“強大特徵”,這是r過程的標誌,並證明了可能在該處形成其他元素的現象。好吧,他們在論文中寫道。

他們說,隨著時間的流逝,來自該千伏新星的某些物質可能會進入銀河系,並可能成為其他恆星或行星的一部分。也許最終,它將導致未來的外來物理學家抬頭仰望天空,想知道世界上所有這些沉重的東西是從哪裡來的。


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