两颗中子星撞在一起,震撼了宇宙,引发了一场被称为“千新星”的史诗般的爆炸,将大量超致密、超热的物质喷向太空。现在,天文学家已经报告了迄今为止最确凿的证据,表明在那次爆炸之后,一个缺失的连接元素形成了,这可能有助于解释宇宙中一些令人困惑的化学现象。
2017年,当这种被称为引力波的时空结构中的涟漪到达地球时,它触发了引力波探测器,并成为第一次被探测到的中子星碰撞事件。随后全世界的望远镜都在研究由此产生的千新星的光。现在,来自这些望远镜的数据已经揭示了锶存在于被喷出的物质中。这是一种具有宇宙历史的重元素,鉴于天文学家对宇宙认识的缺乏,很难解释这一现象。
地球和太空都散落着各种各样的化学元素。有些元素是很容易解释来源的的,氢是由一个质子构成的最简单形式,它在大爆炸后不久就作为亚原子粒子开始形成而存在。氦有两个质子,我们的太阳一直在产生这种物质,通过核聚变将氢原子聚合成氦。
但像锶这样的重元素就很难解释其来源。很长一段时间以来,物理学家们认为这些重元素大多是在超新星时期形成的,但其规模较小,是由大质量恒星在其生命终结时的爆炸造成的。很明显,单靠超新星无法解释宇宙中有多少重元素。
在第一次探测到的中子星碰撞之后,锶的出现有助于证实另一种理论,这些小的、超致密的物体之间的碰撞实际上产生了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来解释周围的每一个重原子。我们的太阳相对来说比较小和年轻,所以它主要是把氢聚变成氦。但根据美国宇航局的数据,更大、更老的恒星可以合成铁元素。然而,在恒星生命的最后时刻之前,没有一颗恒星的温度和密度达到足以产生27个质子的钴。
然而,正如两位物理学家在2018年发表在《自然》杂志上的一篇文章中指出的那样,我们一直在地球上发现较重的元素。
大约一半的超重元素,是通过一个叫做“快速中子俘获”的过程或“R过程”形成的,这是一系列在极端条件下发生的核反应。但是科学家们还没有弄清楚宇宙中的哪些系统是极端的。
10月23日发表在《自然》杂志上的一篇新论文提供了迄今为止最确凿的证据。他们发现了一个很强的特征,那就是来自于指向锶的千新星的光,这是R过程的一个标志,也证明了其他元素可能在那里形成。
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