金子的產生，是超新星爆發還是中子星合併？
在一項可能推翻我們對地球的重金元素如金和鉑的來源的理解的發現中，圭爾夫大學物理學家的一項新研究表明，其中大部分都是來自在空間和時間很遠的地方，以一種恆星爆炸的方式。
物理學教授丹尼爾·西格爾說，宇宙中大約80％的重元素可能是在坍塌中形成的，這是一種罕見但重元素豐富的超新星形式的超新星爆炸，它來自舊的大質量恆星的引力坍縮，其重量通常是太陽的30倍。 西格爾說，這一發現推翻了人們普遍認為這些元素主要來自中子星之間或中子星與黑洞之間碰撞的信念。
他與哥倫比亞大學同事合著的論文今天刊登在「自然」雜誌上。使用超級計算機，三人組模擬了坍縮的動力學，或者是重力導致它們內爆並形成黑洞的老恆星。在他們的模型下，巨大的，快速旋轉的坍縮物彈出重元素，其數量和分布「與我們在太陽系中觀察到的驚人相似，」西格爾說。他本月加入了U of G，並被任命為安大略省滑鐵盧的Perimeter理論物理研究所。
自然界中發現的大多數元素都是在恆星的核反應中產生的，最終在巨大的恆星爆炸中被驅逐出去。地球和宇宙其他地方發現的重金屬元素，包括金和鉑，核反應堆中使用的鈾和鈽，以及電子等消費品中的釹等更奇特的化學元素。到目前為止，科學家們認為這些元素主要是在涉及中子星或黑洞的恆星碎片中被塑造，就像在2017年成為頭條新聞的地球探測器觀測到的兩顆中子星的碰撞一樣。
具有諷刺意味的是，西格爾說，他的團隊在他們的模擬指向坍塌作為重元素誕生室之前，在努力了解中子星合併的物理特性。 「我們對中子星合併的研究使我們相信，在一種非常不同類型的恆星爆炸中可能產生比中子星合併更多的黃金。」西格爾說，坍塌的頻率缺乏，它們彌補了重元素的產生。 Collapsars也會產生強烈的伽馬射線。「我們看到的這些重元素中有百分之八十應該來自坍縮。在超新星出現時，坍塌是相當罕見的，甚至比中子星合併更為罕見 - 但它們射入太空的物質數量遠高於中子。「
該團隊現在希望通過觀察驗證其理論模型。西格爾說，2021年發射的詹姆斯韋伯太空望遠鏡上的紅外儀器應該能夠探測到指向遠處星系坍縮的重元素的指示輻射。「這將是一個明確的標誌，」他說，並補充說天文學家也可能通過觀察銀河系中其他恆星中重元素的數量和分布來發現坍縮的證據。
西格爾說，這項研究可能會提供關於我們銀河系如何開始的線索。「試圖確定重元素的來源可能有助於我們了解星系是如何化學組裝以及星系是如何形成的。這實際上可能有助於解決宇宙學中的一些重要問題，因為重元素是一種很好的示蹤劑。」
今年是Dmitri Mendeleev創立化學元素周期表150周年。從那時起，科學家們在元素周期表中添加了更多元素，這是全世界科學教科書和教室的主要內容。
西格爾在談到俄羅斯化學家時說：「我們知道更多的元素是他表裡沒有的。令人著迷和令人驚訝的是，經過150年研究自然界的基本構件後，我們仍然不太明白宇宙是怎樣的在元素周期表中創造很大一部分元素。「