中世紀的煉金術士被熱烈邀請來吃他們的心。
距離地球 13 億光年的一次特殊爆炸產生的重金屬,足以超過太陽系中所有行星、衛星和小行星的總和,而這些重金屬只是宇宙中最稀有的元素。 儘管該事件非常罕見,但貴金屬和其他稀有物品的產量卻如此之大,以至於這些事件可能佔其豐富度的很大一部分。
2021 年,Neil Gehrels Swift 天文台發現了兩個緻密天體(稱為千新星)的合併,並將其命名為 GRB 211211A。 這是我們在沒有重力波的情況下探測到的這種罕見天文事件的最接近的例子。因為它產生的伽馬射線爆發(GRB)持續了一分鐘,這個時間段以前一直與超新星爆發的伽馬射線暴有關,而不是與來自超新星的伽馬射線暴有關。。
四篇論文一起發表,宣布了這項發現,並試圖梳理出可能導致這種不尋常事件的過程。 然而,對於非物理學家來說,最有趣的部分可能是產生的驚人數量的重元素,包括金和鉑等貴金屬。 這也不只是點石成金的爆炸,還有很多更晦澀但非常有用的元素,例如為能源轉型提供動力,也是透過這種方式實現的。
當時任職於伯明翰大學的馬特·尼科爾博士在一份報告中表示陳述:「我們發現這事件產生了大約 1000 倍於地球質量的重元素。 這支持了這樣的觀點,即這些千新星是宇宙中黃金的主要工廠。 考慮到這些元素只佔地球和太陽係其他天體的一小部分,光是這次爆炸就可以孕育出數量驚人的行星。
普通恆星在其生命過程中將氫融合成氦,然後將氦融合成其他元素。 當低質量恆星死亡時,它們會產生一些新的成分,但大多數元素需要更戲劇性的生產方式。 鋁和鉀等元素是在超新星中形成的,但天文學家懷疑可能存在另一個重元素來源,因為我們看到的超新星數量與其豐度不匹配。
這2017 年幫助解決了這個問題,揭示了當中子星結合時,釋放的能量導致形成比超新星數量多得多的重元素。 儘管千新星比超新星罕見得多,但它們產生的某些重元素要多得多,因此它們佔了大部分較重金屬的存在 在宇宙中。
如果一顆典型的千新星會產生大量銥和鈾等元素,想像一下擁有如此悠久遺產的千新星會做什麼。 “我們的擬合表明總共r-過程噴射物質量為…0.047 [太陽質量],」Nicholl 及其同事寫道。 “這包括大約 0.02 [太陽質量] 的富含稀土元素(‘紅色’)的噴射物。” 這些聽起來可能不多。 但考慮到太陽的質量是地球的33萬倍,地殼的99.5%是由不重於鐵的元素組成的,這個「宇宙黃金工廠」的規模已初具規模。 (公平地說,地核中有更多的重元素。)
要了解像 GRB 211211A 這樣的事件對宇宙中重元素的存在有何貢獻,我們需要知道它們的普遍程度,但這很難從一個例子中看出。 其他已經在沒有伴隨超新星的情況下檢測到,但我們不能確定千新星是原因。
這將有助於了解 GRB 211211A 的形成原因,天文學家仍在探索這一點。 人們相信,伽瑪射線暴是由一股接近光速的電子噴流驅動的,電子噴流的冷卻引發了伽馬射線的釋放。 然而,這只是將問題上移了一個階段,即如何生產出如此強大的噴氣機。一項提案是中子星與白矮星的合併,而不是通常的兩顆中子星的合併,但目前這個問題尚未解決。