中子星碰撞后遗漏的原子出现

中子星碰撞后遗漏的原子出现

中子星是宇宙中最密集的物体之一。图片:©Shutterstock)

两颗中子星相互撞击,震动了整个宇宙,引发了一场史诗般的爆炸,称为“kilonova”,将大量超致密,超热的物质吐向太空。现在,天文学家已经报告了迄今最确凿的证据,表明爆炸发生后,形成了一个缺失的链接元素,可以帮助解释一些令人困惑的宇宙化学。

2017年,这种晃动(时空的波动,称为引力波)到达地球时,它掀起了引力波探测器,并成为有史以来第一个被发现的中子星碰撞。随即,世界各地的望远镜都旋转到研究由此产生的千禧年之光。现在,来自那些望远镜的数据已经显示出强证据表明锶在被排出的物质中回旋,这是具有宇宙历史的重元素,鉴于天文学家对宇宙的其他了解,这很难解释。

地球和太空散布着各种化学元素。有些很容易解释。大爆炸之后不久,亚原子粒子开始形成,氢以最简单的形式由一个质子组成。带有两个质子的氦也很容易解释。我们的太阳一直无休止地产生它,通过核聚变在炽热而密集的腹部将氢原子粉碎在一起。但是像锶这样的较重元素很难解释。长期以来,物理学家认为这些重元素主要是在超新星期间形成的,例如千新星。但规模较小,是由于大质量恒星在生命的尽头爆炸而产生的。但是很明显,仅超新星就无法解释宇宙中有多少重元素。

在首次发现中子星碰撞之后,锶的上升可能有助于证实另一种理论,即小得多的超稠密物体之间的碰撞实际上会产生我们在地球上发现的大部分重元素。

物理学不需要超新星或中子星合并就可以解释周围的每个大块原子。我们的太阳还比较年轻,光亮,所以它主要将氢融合成氦。但据美国宇航局称,更大,更老的恒星可以用26个质子融合重于铁的元素。但是,没有一颗恒星在其生命的最后时刻变得足够热或致密,无法产生27质子钴和92质子铀之间的任何元素。

然而,正如一对物理学家在2018年《自然》杂志上发表的一篇文章中指出的那样,我们一直都在地球上发现更重的元素。因此,这个谜。

这些超重元素(包括锶)中约有一半是通过称为“快速中子俘获”或“ r过程”的过程形成的,r过程是在极端条件下发生的一系列核反应,可以形成负载了密集核的原子质子和中子 但是科学家还没有弄清楚宇宙中哪些系统足够极端,足以产生我们世界上见到的庞大的r进程元素。

一些人认为超新星是罪魁祸首。《自然》杂志的作者在2018年写道:``直到最近,天体物理学家才谨慎地声称,r过程事件中形成的同位素主要起源于核心坍缩超新星。''

这是超新星想法的工作原理:引爆,垂死的恒星产生的温度和压力超出了它们在生命中产生的任何压力,并将复杂的物质以短暂的猛烈的闪光喷向宇宙。这是卡尔·萨根(Carl Sagan)在1980年代讲的故事的一部分,当时他说我们都是由“ 明星人物”组成的。

根据那篇2018年《自然》(Nature)文章的作者说,最近的理论工作表明,超新星可能不会产生足够的r-过程材料来解释它们在宇宙中的优势。

输入中子星。在一些超新星(只有每立方英寸质量的黑洞才消失)之后留下的超高密度尸体,就恒星而言很小,大小接近美国城市。但是它们可以胜过全尺寸的恒星。当它们猛烈撞击时,所产生的爆炸比碰撞黑洞以外的任何事件都更强烈地震动时空结构。

在那些疯狂的合并中,天文学家开始怀疑,足够多的r-过程元素可以形成来解释它们的数量。

对2017年撞车事故的早期研究表明,这一理论是正确的。天文学家看到了证据,黄金和铀的光从爆炸材料过滤,结合的方式直播科技报的时候,但数据依然朦胧。

昨天(10月23日)发表在《自然》杂志上的一篇新论文对这些早期报道提供了最坚定的确认。

哥本哈根大学的天文学家乔纳坦·塞尔辛(Jonatan Selsing)表示:“实际上,我们想到在事件发生后很快就会看到锶。但是,事实证明,事实证明这很困难。”在一份声明中说。

天文学家当时不确定太空中的重元素到底会是什么样。但他们已经重新分析了2017年的数据。这次,给了更多的时间解决这个问题,他们发现了来自指向锶的超新星发出的光的“强大特征”,这是r过程的标志,并证明了可能在该处形成其他元素的现象。好吧,他们在论文中写道。

他们说,随着时间的流逝,来自该千伏新星的某些物质可能会进入银河系,并可能成为其他恒星或行星的一部分。也许最终,它将导致未来的外来物理学家抬头仰望天空,想知道世界上所有这些沉重的东西是从哪里来的。


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