新模型推翻理論,黃金主要起源不是中子星碰撞

作者 | 發布日期 2020 年 09 月 16 日 14:41 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


宇宙黃金的起源可能又要顛覆以前假設了,最新星系演化分析發現,中子星碰撞並不會產生先前假定的化學元素,當前模型也無法解釋宇宙中的黃金量。

大爆炸產生了宇宙中所有氫,也產生許多氦和鋰──就沒了,其餘元素都是在恆星內部的核反應過程形成,隨著恆星衰老、內部溫度升高,核反應產生越來越重的元素,並於恆星生命最後階段經歷爆炸釋放到太空,可以說恆星就是製造新元素的巨大壓力鍋。

一般認為,比鐵重的元素(比如釷、鈾)有一半以上都形成自雙中子星碰撞的快中子捕獲過程(R-過程),並且直到 2017 年科學家才首度透過重力波證實,當時有科學家估計,這次雙中子星碰撞事件 GW170817 在短短 1 秒鐘內產生了 50 個地球質量的銀、100 個地球質量的黃金,以及 500 個地球質量的鉑金(俗稱白金)。

然而根據澳洲天文機構 ASTRO 3-D 團隊的最新分析,中子星合併事件產生黃金的能力被高估了。根據新的星系化學演化模型,這些稀有的中子星碰撞帶來的銀產量過高,金產量卻不足,宇宙早期雙中子星合併頻率已經不夠高了,百億年後依然不夠,無法解釋大部分黃金來源。

相反地,宇宙中另一種不尋常的超新星會在高速旋轉時產生強磁場、也能引發快中子捕獲過程,這些才是大多數重元素的真正來源。此外研究人員也確定,小於太陽質量 8 倍的恆星會產生碳、氮、氟以及比鐵重的一半元素;超過太陽質量 8 倍的恆星在壽命盡頭爆炸成超新星,產生碳到鐵之間的元素,包括生命所需的氧和鈣。

未來發現中子星碰撞的次數應該會比如今更加頻繁,也許有機會再微調一點重元素產量,但再怎麼增加都只是枝微末節。新論文發表在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal)。

(首圖來源:pixabay

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