中子星碰撞创造宇宙中的一些重元素

作者: Daniel Clery

来源: Science AAAS

发布日期: 2022年

研究人员首次证明,周期表中的一些较重元素是在中子星对碰撞并爆炸时创造的。这些元素的形成过程包括快速中子捕获,而中子星是这一过程的关键。GW170817合并事件为这一理论提供了直接证据,显示了锶等元素的形成。

周期表中的一些较重元素是在中子星对碰撞并爆炸时首次被研究人员证明创造的。像氢和氦这样的轻元素是在大爆炸期间形成的,而铁之前的元素是在恒星核心通过核聚变产生的。一些较重的元素,如镓和溴,需要更多的条件,比如超新星。其他元素,如金和铀,需要一个称为快速中子捕获的过程。在这个过程中,原子核被中子轰炸,使其膨胀到不稳定的尺寸,但整个过程发生得如此之快,以至于元素没有时间分裂。

科学家们长期以来一直怀疑中子星,即燃烧殆尽的太阳的超密集残余物,是这种快速中子捕获所必需的。但在两年前,他们从未目睹过这样的事件。那就是GW170817合并事件发生的时候。这一事件发生在1.4亿光年之外,天文学家首先通过星体碰撞产生的引力波检测到它。

在今天发表在《自然》杂志上的新研究中,研究人员更仔细地研究了这一事件。计算机建模显示,扩展的气体球中的锶会在350和850纳米的波长处吸收光线。当他们再次查看X-shooter光谱时,他们在这些波长处发现了光谱的下降。最终结果:相当于五个地球质量的锶。

这项工作证实了至少一些较重的元素是由合并的中子星产生的,并且中子星确实是由中子组成的。因此,下次你观看烟花表演时,记住那些红色闪光——由锶提供——可能是在太阳系存在之前两个密集的恒星残余物碰撞时开始的。

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