当人类最终发现两个中子之间的碰撞2017 年，我们证实了一个长期持有的理论——在这些令人难以置信的爆炸的高能火焰中，锻造比铁重的元素。
因此，我们认为我们已经找到了这些元素（包括黄金）如何在整个宇宙中传播的问题的答案。
但一项新的分析揭示了一个问题。根据新的银河化学演化模型，碰撞甚至无法产生当今银河系中发现的丰富的重元素。
“在宇宙的早期生命中，中子星合并并没有产生足够的重元素，140 亿年后的现在仍然没有，”天体物理学家阿曼达·卡拉卡斯说莫纳什大学和澳大利亚 ARC 3 维天空天体物理卓越中心 (ASTRO 3D)。
“宇宙没有让它们足够快来解释它们在非常古老的恒星中的存在，而且总的来说，根本没有足够的碰撞来解释今天周围这些元素的丰度。”
恒星是产生宇宙中大部分元素的熔炉。在早期宇宙中，当原始夸克汤冷却到足以合并成物质后，它形成了氢和氦- 仍然是宇宙中最丰富的两种元素。
第一批恒星是在重力将这些物质聚集在一起时形成的。在这些恒星在其核心的熔炉中将氢锻造成氦；然后将氦转化为碳；依此类推，随着较轻元素的耗尽，越来越重的元素不断融合，直到产生铁。
熨斗本身能熔丝，但它消耗大量的能量——比这种聚变产生的能量还要多——所以铁芯是终点。
“我们可以把星星想象成一个巨大的高压锅，新的元素在这里被创造出来，”卡拉卡斯说。 “产生这些元素的反应也提供了使恒星在数十亿年里保持明亮的能量。随着恒星年龄的增长，它们内部升温，会产生越来越重的元素。”
为了制造比铁重的元素 - 例如金、银、钍和铀 - 快速中子俘获过程，或r-过程， 是必须的。这可能发生在真正的高能爆炸中，爆炸会产生一系列核反应，其中原子核与中子碰撞，合成比铁更重的元素。
但它需要非常快地发生，以便在更多中子添加到原子核之前放射性衰变没有时间发生。
我们现在知道，中子星碰撞产生的千新星爆炸是 r 过程发生的一个能量充足的环境。这没有争议。但是，为了产生我们观察到的这些较重元素的数量，我们需要中子星碰撞的最小频率。
为了弄清楚这些元素的来源，研究人员利用银河系中最新的天体物理观测结果和化学丰度，构建了从碳到铀的所有稳定元素的银河化学演化模型。它们包括理论核合成产量和事件发生率。
（小林千秋等人；Sahm Keily）
他们在元素周期表中列出了他们的工作，显示了他们建模的元素的起源。而且，在他们的发现中，他们发现从早期宇宙到现在，中子星碰撞频率都缺乏。相反，他们认为可能是某种超新星造成的。
这些被称为磁转超新星，当具有强磁场的快速旋转的大质量恒星的核心塌陷时，就会发生这种情况。这些也是自认为精力充沛r 过程发生。如果质量在 25 到 50 个太阳质量之间的恒星中的一小部分超新星是磁旋转的，那就可以弥补这一差异。
“即使是对中子星碰撞频率最乐观的估计也根本无法解释宇宙中这些元素的绝对丰度。”卡拉卡斯说。 “这是一个惊喜。看起来具有强磁场的旋转超新星是大多数这些元素的真正来源。”
先前的研究发现了一种称为塌陷超新星的超新星还可以产生重元素。这是一颗超过 30 个太阳质量的快速旋转恒星在坍缩成一颗恒星之前变成超新星的情况。。这些被认为比中子星碰撞罕见得多，但它们可能是一个贡献者——它与团队的其他发现完全吻合。
他们发现，质量小于八个太阳质量的恒星会产生碳、氮、氟以及约一半的比铁重的元素。质量超过八个太阳质量的恒星产生生命所需的大部分氧和钙，以及碳和铁之间的大部分其他元素。
“除了氢之外，没有任何一种元素只能由一种类型的恒星形成，”天体物理学家小林千秋解释道英国赫特福德郡大学的教授。
“一半的碳是由垂死的低质量恒星产生的，但另一半来自超新星。一半的铁来自大质量恒星的正常超新星，但另一半需要另一种形式，称为 Ia 型超新星。这些是产生的在低质量恒星的双星系统中。”
这并不一定意味着估计地球黄金和铂金的 0.3%追溯到46亿年前的一次中子星碰撞却有着不同的起源故事。这不一定是故事的全部。
但我们只是检测五年了。随着我们的设备和技术的改进，我们可能会发现中子星碰撞比我们目前认为的要频繁得多。
奇怪的是，研究人员的模型还发现白银比观察到的要多，而黄金却比观察到的要少。这表明需要进行一些调整。也许这就是计算。或者也许恒星核合成的某些方面我们尚未了解。
该研究发表于天体物理学杂志。
