金子的起源很有可能是極少見的中子星相撞

2020-12-06 天文在線

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諾克斯堡煤礦是目前阿拉斯加最大的開採中的金礦。一項基於太空觀察的研究提出地球上的金子來自罕見的中子星相撞

金的原子序數為79,元素符號是Au,是貴金屬中最受歡迎的元素——它的起源可能是外層空間極其罕見的劇烈爆炸,它的閃閃發光顯然從砰地一聲開始。

這麼多年來,科學家們一直認為,元素周期表上的重元素,像是金,鉑,鉛和鈾起源於超新星爆炸。但今年六月的一次觀測給出了這些行書來自某些更奇異的東西的證據:一種密度超高的叫做中子星的物體的相撞。

長期以來人們都認為地球的元素起源於宇宙。我們身體裡的碳和氧,它們在高溫高壓環境下形成。之後,它們在超新星爆炸中散布於整個宇宙間。就像後來的天文學家卡爾·薩幹說的那樣,從字面上來說,我們是星星做的物質這一觀點是對的。

但新的證據提出金子和其他重金屬並不來自超新星,而是來自中子星相撞。

我們都是星星做的,而我們的寶石則是隕星做的。

金子的誕生地

中子星是恆星在超新星爆炸中坍塌後剩下的核。一個中子星也許大概有區域直徑那麼寬,卻包含了和太陽同樣多的物質,甚至在它們都因重力原因擠在一起直到原子坍塌,留下這個密度像原子核一般的物體。

滿滿一茶匙的中子星物質在地球上約重50億噸。

大部分宇宙中這些「水果蛋糕」都是孤獨的流浪者,但有些成雙成對,就像雙子星的遺蹟一樣。他們可以繞著彼此轉上幾十億年但最終越漂越近,遵循愛因斯坦的廣義相對論盤旋在一起。有一天,它們會災難般地相撞融合。

這種事的發生並不是星系層面的常態。在銀河系裡,有幾百上億的恆星,像這樣的中子星相撞很可能每十萬年才會發生一次。但宇宙很大,包含著幾十億個星系,這樣天文學家在進行全宇宙的搜查會偶爾見到其中一次稀有事件。這就是在六月3日,NASA的斯威夫特太空望遠鏡觀察到了叫做短伽瑪射線的一束光在39億光年外的獅子座爆發。

爆炸只持續了五分之一秒。天文學家嘗試用智利功能強大的天文望遠鏡和哈勃太空望遠鏡重新觀察宇宙中這小小的一點。他們在他們之前看到GRB的地方看到了某個發光的東西。在理論模型和他們的觀測結果進行對比後,天文學家們總結出他們看到的是大量重金屬因融合中的中子星形成時發出的爆炸,發出的放射性餘暉。

這個觀測潛在地解釋了這類不耐久的GRB。這些光束可以很快照亮整個星系

太空一年

在2013年,科學家捕捉到了許多行星,一個星系,一片行星狀星雲和更多太空中令人震驚的圖片。

即使中子星相撞被提出是像GRB來源一樣的東西,現在有了一次可以直接觀測的機會。我們現在有了確鑿的證據。

一對雙子星可以在相撞前繞著彼此運動幾十億年,然後,正如博吉斯所說:「幾件令人興奮的事情會很快發生。」大部分物質會塌陷形成黑洞。有些會散布在太空中。那些物質富有中子,這使得更重更重的元素們形成,就像開出道路的機動車旁堆起的泥巴的方式一樣。

你需要許多中子來播撒我們類比為原子核的種子,來建造某些重元素,像是金或者鉛或者鉑。

這些爆炸製造了數量驚人的重原子。凱森在該事件中做了一個粗略估計,發現那個事件製造了大概有地球物質20倍的金子。這些金子足夠裝下一萬億艘油輪。

如果你喜歡鉑金,這裡有件好事:這些碰撞製造了比金子多七倍的鉑金。

既然我們所看見的基本上是招搖的閃光的貴金屬,我比較喜歡用「超級閃亮」來形容這種事件。

還剩下一個問題:這是否意味著金子和其他金屬無法在超新星爆炸中產生?博傑爾的計算顯示出,中子星起源的說法可以解釋宇宙中所有金子的起源。

他不能排除部分黃金來自普通超新星的可能性。實際上並沒有必要調動另一種起源研究機制。

在把這些金子鑲在某些人的牙齒上之前,這些金原子還有很多處理操作要做。金子基本上是原子化的風中的塵埃,直到它通過重力作用,在一個中心有恆星的行星系中聚集結合成一團物質。

在地球早期歷史上,含有金子的小行星持續撞擊地球的表面。在十億年或更久以前,行星的地質作用將金原子凝聚在一起,這樣它們就會形成金脈和天然金塊。金的化學性質不活潑,幾乎是惰性的,且很難與其他元素相結合。

行星在其中的作用就是進行一個蒸餾的過程。金子在地球上是稀有金屬,約佔地球地殼的十億分之一。地球上的大部分金子被束縛在行星的核裡,而且有一個長期存在的猜想,即地球的中心有一個純金的小核心。

所以,地球的「心臟」是不是金子做的呢?目前我們還沒辦法確認啦。

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