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科学家们首次发现了在太空中新生的重元素

更新时间:2020-09-12 21:47点击:

  研究人员在描述发现的新研究中说,这些发现揭示了宇宙中最重的元素是如何产生的,这为化学元素形成的难题提供了一个缺失的部分。

  研究的主要作者,哥本哈根大学尼尔斯·波尔研究所的天体物理学家达拉赫·沃森告诉太空网,该结果还证实了“中子星中有中子”。“听起来确实很愚蠢,但这是我们不确定的事情。现在,我们发现的所有内容都指向仅在存在大量中子的情况下形成的元素。”

  宇宙中最轻的三个元素-氢,氦和锂-是在宇宙大爆炸之后不久的宇宙中产生的。数十亿年后,大多数比锂重的元素(在元素周期表中直至铁)都在恒星的核心中被伪造。

  但是,如何创造出比铁重的元素(例如金和铀),一直是不确定的。先前的研究提出了一个关键线索:为了使原子生长到大尺寸,它们需要快速吸收中子。这种快速的中子捕获,简称为“r过程”,仅在自然环境中发生,极端环境中原子被大量中子轰击。

  先前的工作表明,r过程元素的可能来源可能是中子星合并后的灾难性后果,中子星合并是灾难性爆炸性恒星死亡(称为超新星)死亡后留下的恒星的超重核。中子星之所以得名,是因为它们的引力强大到足以将质子和电子压碎在一起而形成中子。

  2017年,天文学家首次目睹了一对中子星合并。科学家是通过探测引力波或时空结构中的涟漪而发现的,引力波是从距地球约1.3亿光年的碰撞中放射出来的。在发现这种被称为GW170817的合并之后,科学家继续从地球上进行望远镜观测。

  沃森说:“爆炸以光速的30%传播,因此一天就从约100公里(60英里)的大小变成了太阳系的大小。”

  沃森和他的同事们怀疑,如果在GW170817期间确实形成了较重的元素,这些元素的签名可能会在合并的爆炸性后果中被发现,这就是所谓的千差万别。他们专注于光的波长或光谱线,通过光谱学,科学家将其与特定元素联系在一起。

  先前的工作表明,在重星内部存在重元素,但是直到现在,天文学家还无法确定后果中的单个元素。沃森说,这是因为“较重的元素会产生数千万条谱线的融合”。“我们永远无法将一个要素与另一个要素区分开。”

  但是,通过重新分析2017年合并中的数据,沃森和他的同事现在已经确定了火球中重元素锶的特征。在地球上,锶自然存在于土壤中,并集中在某些矿物质中。锶化合物甚至有助于使烟花呈现亮红色。


科学家们首次发现了在太空中新生的重元素