物理學家認為他們已經找到了宇宙中最極端的化學工廠

物理學家認為他們已經找到了宇宙中最極端的化學工廠

這是美國宇航局的超新星插圖。

我們的世界充滿了不應存在的化學物質。

存在較輕的元素,如碳,氧和氦,因為強烈的聚變能將星體內的質子壓碎在一起。但是從鈷到鎳到銅,再到碘和氙,包括鈾和鈈的元素太重了,不能通過恆星融合產生。即使是最大,最明亮的太陽的核心也不是很熱,而且壓力足以使任何比鐵重的東西。

然而,這些化學物質在宇宙中是豐富的。有些東西在製造它們。

經典故事是超新星 - 在他們生命結束時將一些星星撕裂的爆炸 - 是罪魁禍首。那些爆炸應該短暫地達到足夠強的能量以產生更重的元素。這種情況的主導理論是湍流。理論上說,當超新星將物質投入宇宙時,湍流的漣漪穿過它的風,短暫壓縮出恆星物質,用足夠的力將甚至抗融合的鐵原子撞擊到其他原子並形成更重的元素。

但是一種新的流體動力學模型表明這一切都是錯誤的。

研究的主要作者,珀斯西澳大利亞大學的材料科學家Snezhana Abarzhi說:“為了啟動這一過程,我們需要有一些過剩的能量。” “人們多年來一直認為,這種過剩可能是由暴力,快速的過程造成的,這可能基本上是動盪的過程,”她告訴Live Science。

但Abarzhi和她的合著者開發了一個超新星流體模型,該模型表明其他東西 - 更小的 - 可能正在發生。他們本月早些時候在波士頓舉行的美國物理學會3月會議上發表了他們的研究結果,並在2018年11月26日的“美國國家科學院院刊”上發表了他們的研究結果。

在超新星中,恆星物質以高速遠離恆星的核心。但是所有這些材料都以大致相同的速度向外流動。因此,相對於彼此而言,這種恆星材料流中的分子並沒有那麼快地移動。雖然可能偶爾會出現波紋或渦流,但是在週期表上創造出過鐵的分子並沒有足夠的湍流。

相反,Abarzhi和她的團隊發現融合可能發生在超新星內的孤立熱點。

她解釋說,當一顆恆星爆炸時,爆炸並不是完全對稱的。在爆炸前的瞬間,恆星本身具有密度不規則性,並且將其爆炸的力也有點不規則。

這些不規則性在爆炸恆星已經熱的流體中產生了超密度的超熱區。超新星的壓力和能量特別集中在爆炸質量的一小部分,而不是震動整個質量的猛烈漣漪。這些地區成為簡單的化學工廠,比典型的恆星中存在的任何東西都更強大。

而Abarzhi和她的團隊認為,宇宙中所有重要元素都來自於此。

這裡最大的警告是,這是一個單一的結果和一篇論文。 Abarzhi說,為了實現這一目標,研究人員依靠紙筆工作以及計算機模型。為了證實或駁斥這些結果,天文學家將不得不將它們與宇宙中超新星的實際化學特徵相匹配 - 氣體雲和恆星爆炸的其他殘餘物。

但似乎科學家們更接近於瞭解我們周圍有多少材料,包括我們自己的身體內部的材料。


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