太平洋海床發現星際重元素,研究:中子星合併的貢獻不少

作者 | 發布日期 2021 年 05 月 14 日 17:59 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


從太平洋海床挖上來的一塊岩石,發現了來自星際的重元素。長期以來,科學家相信金、銀、鈽等元素來自超新星爆炸,但只靠典型的超新星事件不足以解釋我們附近重元素的含量,一篇新研究再度提出,中子星合併事件也是主要貢獻者。

大爆炸形成了當今宇宙大部分氫和氦,接著恆星接管工作,在鐵之前的輕元素如碳、氧、鐵、鎳等主要透過核融合形成。但有些更重的元素如銅、金、鉑、鈽(plutonium)等來自更極端的環境條件,天體物理學家長期以來認為這些元素主要來自塌縮超新星中的 R 過程(也稱快中子捕獲過程)。

R 過程會產生許多重元素,但科學家尚不清楚發生 R 過程的具體環境。現在,新研究分析認為標準的超新星理論已不受歡迎,更有力的重元素產生對象應該是特殊類型超新星(SNe)或中子星合併(NSMs),前者比如由快速旋轉的恆星形成之超新星,而後者已在重力波事件 GW170817 的觀測中獲得證據性支持。

2017 年時,科學家自 GW170817 事件發現中子星碰撞產生了一批重元素,證實中子星碰撞也是黃金的起源。然而放眼整個宇宙,重元素也曾出現在非常古老的恆星中,當時還沒有充足時間能讓中子星發展至相互碰撞,因此重元素勢必還有其他來源。

最近,《科學》(Science)期刊釋出了德國 HZDR 實驗室團隊分析太平洋海床樣本的新研究。從 435 個鐵-60 原子的分佈狀況來看,研究人員證實了 250 萬與 630 萬年前,地球附近都曾有超新星爆炸並將這些重元素散播至地球沉積。

然而科學家還從樣本中檢測到 181 個鈽-244 原子,如果與超新星 R 過程模型產生的重元素預測值比較,則觀測到的比率遠遠低於模型預測,這導致研究團隊得出結論,光靠超新星無法解釋整個銀河系 R 過程重元素的豐度,中子星碰撞勢必也在其中做出貢獻。

研究人員希望透過更多同位素觀察了解銀河系歷史,探討究竟地球上那些金銀珠寶是來自某顆垂死恆星的爆炸,還是來自 2 個難以想像的緻密中子星融合。

(首圖來源:LIGO

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