兩顆中子星撞在一起,震撼了宇宙,引發了一場被稱為“千新星”的史詩般的爆炸,將大量超緻密、超熱的物質噴向太空。現在,天文學家已經報告了迄今為止最確鑿的證據,表明在那次爆炸之後,一個缺失的連線元素形成了,這可能有助於解釋宇宙中一些令人困惑的化學現象。
2017年,當這種被稱為引力波的時空結構中的漣漪到達地球時,它觸發了引力波探測器,併成為第一次被探測到的中子星碰撞事件。隨後全世界的望遠鏡都在研究由此產生的千新星的光。現在,來自這些望遠鏡的資料已經揭示了鍶存在於被噴出的物質中。這是一種具有宇宙歷史的重元素,鑑於天文學家對宇宙認識的缺乏,很難解釋這一現象。
地球和太空都散落著各種各樣的化學元素。有些元素是很容易解釋來源的的,氫是由一個質子構成的最簡單形式,它在大爆炸後不久就作為亞原子粒子開始形成而存在。氦有兩個質子,我們的太陽一直在產生這種物質,通過核聚變將氫原子聚合成氦。
但像鍶這樣的重元素就很難解釋其來源。很長一段時間以來,物理學家們認為這些重元素大多是在超新星時期形成的,但其規模較小,是由大品質恆星在其生命終結時的爆炸造成的。很明顯,單靠超新星無法解釋宇宙中有多少重元素。
在第一次探測到的中子星碰撞之後,鍶的出現有助於證實另一種理論,這些小的、超緻密的物體之間的碰撞實際上產生了我們在地球上發現的大部分重元素。
物理學不需要超新星或中子星合併來解釋周圍的每一個重原子。我們的太陽相對來說比較小和年輕,所以它主要是把氫聚變成氦。但根據美國宇航局的資料,更大、更老的恆星可以合成鐵元素。然而,在恆星生命的最後時刻之前,沒有一顆恆星的溫度和密度達到足以產生27個質子的鈷。
然而,正如兩位物理學家在2018年發表在《自然》雜誌上的一篇文章中指出的那樣,我們一直在地球上發現較重的元素。
大約一半的超重元素,是通過一個叫做“快速中子俘獲”的過程或“R過程”形成的,這是一系列在極端條件下發生的核反應。但是科學家們還沒有弄清楚宇宙中的哪些系統是極端的。
10月23日發表在《自然》雜誌上的一篇新論文提供了迄今為止最確鑿的證據。他們發現了一個很強的特徵,那就是來自於指向鍶的千新星的光,這是R過程的一個標誌,也證明了其他元素可能在那裡形成。