金和铂等太阳系重元素的起源一直引起天文学家的极大兴趣。 最流行的理论之一是它们被分散到太空中碰撞。
然而，新的研究发现了另一个起源：一种经常被忽视的恒星爆炸或超新星。 研究人员断言，宇宙中至少 80% 的重元素可能是由这些元素造成的。
有问题的特定类型是塌缩超新星，由质量超过太阳 30 倍的快速旋转恒星产生； 它们以壮观的方式爆炸，然后塌陷成。
“我们对中子星合并的研究使我们相信，在一种非常不同类型的恒星爆炸中黑洞的诞生可能会比中星合并产生更多的黄金，”圭尔夫大学的物理学家丹尼尔·西格尔说。
这2017年中子星碰撞探测带来了此类碰撞的第一个确凿证据产生重元素。 在产生的电磁数据中GW 170817之后，科学家首次检测到金、铂和铀等重元素的产生。
作为我们之前报道过，发生这种情况是因为强大的爆炸，例如超新星或恒星合并，可以触发快速中子捕获过程，或者r-过程- 一系列核反应，其中原子核与中子碰撞合成比铁重的元素。
这些反应需要发生得足够快，以便在更多中子添加到原子核之前放射性衰变没有机会发生，这意味着它需要发生在有大量自由中子漂浮的地方，例如爆炸的恒星。
就 GW 170817 而言，这些 r 过程元素是在中子星合并后在中子星周围绽放的物质盘中检测到的。 在努力了解这一现象的物理原理时，西格尔和他的团队意识到同样的现象可能与其他宇宙爆炸有关。
因此，他们使用超级计算机模拟了塌缩超新星的物理过程。 而且，天啊，他们真的挖到过金子吗？
“我们看到的这些重元素的百分之八十应该来自塌缩星，”西格尔说。
“塌缩星在超新星爆发中相当罕见，甚至比中子星合并还要罕见，但它们喷射到太空中的物质量比中子星合并产生的物质要多得多。”
此外，他指出，模拟中产生的这些元素的数量和分布与地球上的元素“惊人地相似”。
那么，这是否意味着地球 0.3% 的 r 过程元素并非来自 46 亿年前的中子星碰撞？今年早些时候发现了不同的天文学家团队？ 嗯，不一定。 根据西格尔模拟的参数，这些元素中多达 20% 仍可能来自中子星和粉碎。
该团队希望目前计划于 2021 年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜能够为这一问题提供更多线索。 它的敏感仪器可以探测到遥远星系中塌陷超新星的辐射，以及整个银河系的元素丰度。
“试图确定重元素的来源可能有助于我们了解星系是如何化学组装的以及星系是如何形成的，”西格尔说。
“这实际上可能有助于解决宇宙学中的一些重大问题，因为重元素是很好的示踪剂。”
该研究发表于自然。
