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  • 黄金从何而来?正本是恒星坍缩成暗洞的“进食残渣”


    作者 | 幼幼

    出品 | 网易科技《知否》栏现在组

    图:垂物化的恒星会逐渐坍缩成暗洞,这个过程会促使恒星两极产生伽马射线暴,并引发恒星外层气体爆炸,而黄金能够是重生暗洞首次“进食”时留下的残渣

    这类恒星又被称为坍缩星(collapsars),当恒星的生命行向解散时,它们周围的气体层会发生爆炸。这栽坍缩和爆炸会在每个重生暗洞周围留下重大的物质盘。当暗洞最先吞噬周围的物质时,就会为黄金、铂金以及其他重元素的形成创造正当条件。

    美国哥伦比亚大学天体物理学家布赖恩·梅泽尔(Brian Metzger)说:“在这些极端环境下形成的暗洞都是挑剔的食客。它们每次能吞噬物质数。目有限,无法吞噬的东西会被风吹行。这栽风中含有许众中子,即异国电荷的亚原子粒子,这为重元素的形成创造了正当的条件。”

    烹饪元素

    梅泽尔的团队首终在试图追求一个迂腐题目的答案,即像黄金如许的宇宙中最重元素到底来自那里?

    天文学家晓畅,某些元素是在恒星内部形成的,当濒物化的恒星发生爆炸时,这些元素就会被喷向太空。这些元素包括碳、氧和铁,科学家称它们为轻元素,由于它们的质量比黄金和铂金等轻要轻得众。

    由于恒星不约束造比铁更重的元素(如黄金和铂金),因此要得到这些重元素,必须有许众中子。它们必须紧紧地挤在一首,并创造出一栽极端环境。在它内里,原子的中心(原子核)大量接收中子,并因此变得极担心详。

    为了保持安详,原子核会通过放射性衰变。而在衰变过程中,中子会变成质子,这就会形成新的元素。天体物理学家把这个逆答链称为“r逆答”。科学家们曾嫌疑,当两颗恒星相撞时,就会展现如许的元素。详细来说,当撞击涉及到两颗物化亡的中子星时,就能产生重元素。

    两年前就有实在证据表明表现,两颗中子星碰撞所产生的波能够拉伸和挤压时空,导致空间组织发生转折,天文学家称这栽波为引力波。钻研外明,中子星实在喷发出了包括金、银和铂在内的重元素。

    但是,对中子星理论的注释也有其不及之处,由于密度高的物化亡恒星必要很长时间才能碰撞。然而,在形成于宇宙早期的古代恒星中也存在偏重元素。现在,科学家们还不晓畅在宇宙早期是否发生了中子星碰撞。

    迂腐暗洞

    那么,倘若那时异国发生中子星碰撞,重元素是如何产生的?科学家们认为,宇宙早期能够有旋转的恒星坍缩成暗洞,这一过程能够会大量制造重元素。

    单颗恒星坍缩能够产生相等于30倍中子星碰撞时的“r逆答”物质,进而产生超过地球质量数。百倍的黄金。因此,由r-逆答产生的元素中,有80%能够是恒星坍缩带来的,而剩下的片面则是中子星碰撞产生的。

    梅泽尔等人的钻研为2016年低星系Reticulum II的发现挑供了新线索,这个星系的恒星富含重元素。这意味着,数。十亿年前银河系发生了某栽不幸,产生了一切这些重元素。科学家们曾认为,迂腐的中子星碰撞事件为这个星系播下了重元素的栽子。但是现在,恒星坍缩隐晦挑供了另一栽能够。

    麻省理工学院天体物理学家、2016岁暮于Reticulum II钻研的相符著者安娜·弗雷贝尔(Anna Frebel)说:“这专门令人奋发,中子星碰撞很稀奇,因而这感觉有点儿像吾们中了彩票。但坍缩星更为稀奇,它只有中子星碰撞几率的1/10。因此,倘若坍缩星是重元素产生的根,源,那么感觉相通吾们中了两次彩票。”

    现在还不晓畅恒星坍缩形象是否屡次发生,以及是否足以注释整个宇宙中所见重元素为何如此雄厚的因为。异日对坍缩爆炸余波的不悦目测能够会有所协助,这能够协助确定恒星坍缩在形成如许的星系时发挥的作用。不悦目测效果还能够展现,恒星坍缩是否真的给宇宙带来了大量的重元素。