宇宙之“金”由谁创造？“失踪金元素之谜”待解_风闻
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2020-09-17 16:22
研究人员通过分析星系演化，发现中子星碰撞事件并不会产生与此前假设数量相当的化学元素，现有模型无法解释宇宙中金元素的数量。
元素周期表。
《天体物理学报》当地时间9月15日报道，英国赫特福德大学（UOH）、澳大利亚莫纳什大学（MU）和澳大利亚研究委员会（ARC）三维天文物理学卓越中心（ASTRO 3-D）等通过分析星系演化，发现中子星碰撞事件并不会产生与此前假设数量相当的化学元素，现有模型无法解释宇宙中金元素的数量。
研究人员在这项工作中编制了一张新的元素周期表，展示了碳、铀等自然元素的恒星起源。
宇宙中所有的氢元素都是在大爆炸中产生的，此外，大爆炸还产生了大量的氦和锂。其余自然元素在恒星内部的核反应中诞生，所有元素都会在恒星寿命终结时进入星系。
论文作者、ASTRO 3-D副教授Karakas解释说：“恒星就像一个巨大的高压锅，创造出了各种新元素。产生元素的反应为恒星提供了闪耀数十亿年的能量。随着恒星年龄的增长，其内部的温度逐渐升高，产生的元素也越来越重。”
在所有重于铁的元素中，有半数（如钍和铀）被认为是中子星碰撞时产生的。然而，Karakas及其团队的最新成果显示，中子星的作用可能被大大高估了，另一种恒星过程才是产生大部分重元素的源头——特殊超新星在高速旋转时塌陷并产生强磁场。
“在宇宙形成早期，中子星合并没有产生足够多的重元素，即便在140亿年后也同样如此。”Karakas说，“换句话说，它们碰撞频次过低，产生的元素不够多，不足以匹配现有元素数目。”
这项研究改进了过去关于恒星质量、年龄和排列对元素形成作用的研究。例如，研究人员证实，小于太阳质量8倍的恒星会产生碳、氮和氟，以及部分比铁重的元素；质量超过太阳8倍的恒星，在生命结束时爆炸并转化为超新星，产生碳、铁、氧和钙等元素。
Kobayashi说：“除了氢之外，其余元素的产生都涉及两个及以上恒星。例如，碳元素一半来自垂死的低质量恒星，另一半则来自超新星。半数铁元素来自普通的大质量恒星超新星，其余则来自Ia型超新星。”
研究人员表示，研究得到的新模型将极大改善当前广为接受的宇宙演化模型。
论文作者、UOH副教授Kobayashi说：“与观察结果相比，模型中的银过多，而金不足。这意味着我们可能需要确定一种新的恒星爆炸或核反应，用以解释这一现象。”
一般来说，受引力束缚的大质量恒星对，可以转变为中子星。当它们相互碰撞时，就会产生金等重元素。然而，在新模型中，预测结果与观测结果并不一致。Karakas说：“具有强大磁场的旋转超新星，可能才是这些元素的真正来源。”
研究人员认为“失踪金元素之谜”可能很快就会迎来答案，而核物理实验或许将帮助研究人员解开这一谜团。编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《天体物理学报》
期刊编号：0004-637X
原文链接：
https://phys.org/news/2020-09-elements-neutron-stars-contribute-gold.html
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