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黄金从何而来?原来是恒星坍缩成黑洞的“进食残渣”

2019-06-25 来源:cnBeta.com  浏览:    关键词:中子星,黑洞,天文

出品 | 网易科技《知否》栏目组这类恒星又被称为坍缩星(collapsars),当恒星的生命走向终结时,它们周围的气体层会发作爆炸。

这种坍缩和爆炸会在每个重生黑洞周围留下庞大的物质盘。

当黑洞开端吞噬周围的物质时,就会为黄金、铂金以及其他重元素的构成发明适合条件。

美国哥伦比亚大学天体物理学家布赖恩·梅泽尔(Brian Metzger)说:“在这些极端环境下构成的黑洞都是挑剔的食客。

它们每次能吞噬物质数量有限,无法吞噬的东西会被风吹走。

这种风中含有很多中子,即没有电荷的亚原子粒子,这为重元素的构成发明了适合的条件。

”梅泽尔的团队一直在试图寻觅一个古老问题的答案,即像黄金这样的宇宙中最重元素到底来自哪里?天文学家知道,某些元素是在恒星内部构成的,当濒死的恒星发作爆炸时,这些元素就会被喷向太空。

这些元素包括碳、氧和铁,科学家称它们为轻元素,由于它们的质量比黄金和铂金等轻要轻得多。

由于恒星不能制造比铁更重的元素(如黄金和铂金),因而要得到这些重元素,必需有很多中子。

它们必需紧紧地挤在一同,并发明出一种极端环境。

在它里面,原子的中心(原子核)大量吸收中子,并因而变得极不稳定。

为了坚持稳定,原子核会阅历放射性衰变。

而在衰变过程中,中子会变成质子,这就会构成新的元素。

天体物理学家把这个反响链称为“r反响”。

科学家们曾狐疑,当两颗恒星相撞时,就会呈现这样的元素。

细致来说,当撞击触及到两颗死亡的中子星时,就能产生重元素。

两年前就有确凿证据证明显现,两颗中子星碰撞所产生的波能够拉伸和挤压时空,招致空间结构发作变化,天文学家称这种波为引力波。

研讨标明,中子星的确喷发出了包括金、银和铂在内的重元素。

但是,对中子星理论的解释也有其缺乏之处,由于密度高的死亡恒星需求很长时间才干碰撞。

但是,在构成于宇宙早期的古代恒星中也存在着重元素。

目前,科学家们还不分明在宇宙早期能否发作了中子星碰撞。

那么,假如当时没有发作中子星碰撞,重元素是如何产生的?科学家们以为,宇宙早期可能有旋转的恒星坍缩成黑洞,这一过程可能会大量制造重元素。

单颗恒星坍缩可能产生相当于30倍中子星碰撞时的“r反响”物质,进而产生超越地球质量数百倍的黄金。

因而,由r-反响产生的元素中,有80%可能是恒星坍缩带来的,而剩下的部分则是中子星碰撞产生的。

梅泽尔等人的研讨为2016年矮星系Reticulum II的发现提供了新线索,这个星系的恒星富含重元素。

这意味着,数十亿年前银河系发作了某种灾难,产生了一切这些重元素。

科学家们曾以为,古老的中子星碰撞事情为这个星系播下了重元素的种子。

但是往常,恒星坍缩显然提供了另一种可能。

麻省理工学院天体物理学家、2016年关于Reticulum II研讨的合著者安娜·弗雷贝尔(Anna Frebel)说:“这十分令人兴奋,中子星碰撞很少见,所以这觉得有点儿像我们中了彩票。

但坍缩星更为稀有,它只需中子星碰撞几率的1/10。

因而,假如坍缩星是重元素产生的本源,那么觉得似乎我们中了两次彩票。

”目前还不分明恒星坍缩现象能否频繁发作,以及能否足以解释整个宇宙中所见重元素为何如此丰厚的缘由。

未来对坍缩爆炸余波的观测可能会有所辅佐,这能够辅佐肯定恒星坍缩在构成这样的星系时发挥的作用。

观测结果还可能提示,恒星坍缩能否真的给宇宙带来了大量的重元素。

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