宇宙中大多数重元素可能来自中子星碰撞

元素周期表中最重的元素是在所谓的 r 过程（宇宙中最剧烈的事件中发生的一系列核反应）中产生的。金、铂、铀以及一半比铁重的原子都是通过这种方式形成的。一篇新论文认为 r 过程的主要发生地点是中子星之间的碰撞。

要使 r 过程发生，需要大量的能量。一些超新星可能会做到这一点，但我们已经中子星碰撞会产生这种元素，而中子星与黑洞碰撞也会产生这种元素。

本文估算了这两种情景下的重元素生成率，发现双中子星碰撞是重元素的主要来源。研究结果发表于天体物理学杂志快报。

“我们的研究结果令人兴奋的地方在于，我们可以在一定程度上确信，双中子星可能比中子星与黑洞合并更像一座金矿，”该研究的第一作者、麻省理工学院 Kavli 天体物理和空间研究所的博士后 Hsin-Yu Chen 在一篇论文中说道。陈述。

恒星由核聚变提供能量，它们首先将氢聚变成氦。一旦核心中的氢耗尽，它们就会发生变化并开始聚变氦，这会释放更少的能量并产生更重的元素，例如碳和氧。一旦氦耗尽，较重的恒星可能会开始聚变碳和氧，释放的能量比聚变氦少，依此类推，直到恒星的核心由铁组成。无论你做什么，你都无法通过聚变铁来获取能量。

但铁只是元素周期表中的第 26 个元素？其余元素是如何产生的？当大质量恒星耗​​尽燃料时，它们就会自行坍缩并变成超新星，从而产生大量重元素。爆炸的白矮星会产生其他重元素，而垂死的小质量恒星也会产生其他重元素。但对于较重的元素，需要更多能量的过程。

观察这是历史上首次探测到中子星相撞，它为我们带来了新的认识。这一事件首先通过引力波“看到”，然后被电磁望远镜发现。在观测到的光中，有重元素的迹象。

“合并产生的金的数量相当于地球质量的几倍，”陈补充道。“这完全改变了局面。数学表明，与超新星相比，双中子星是产生重元素的更有效方式。”

这项研究利用模拟来展示中子星和黑洞相互作用产生重元素的理想配置。数据显示，这远非易事或常见。在最佳情况下，双中子星产生的重元素是混合碰撞的两倍。但这项研究表明，它们可能产生多达 100 倍的重金属。

这项工作将通过未来对碰撞的观察得到完善，从而对事件的类型及其属性提供更好的约束。