宇宙之「金」由誰創造？

元素周期表。

《天體物理學報》當地時間9月15日報導，英國赫特福德大學（UOH）、澳大利亞莫納什大學（MU）和澳大利亞研究委員會（ARC）三維天文物理學卓越中心（ASTRO 3-D）等通過分析星系演化，發現中子星碰撞事件並不會產生與此前假設數量相當的化學元素，現有模型無法解釋宇宙中金元素的數量。

研究人員在這項工作中編制了一張新的元素周期表，展示了碳、鈾等自然元素的恆星起源。

宇宙中所有的氫元素都是在大爆炸中產生的，此外，大爆炸還產生了大量的氦和鋰。其餘自然元素在恆星內部的核反應中誕生，所有元素都會在恆星壽命終結時進入星系。

論文作者、ASTRO 3-D副教授Karakas解釋說：「恆星就像一個巨大的高壓鍋，創造出了各種新元素。產生元素的反應為恆星提供了閃耀數十億年的能量。隨著恆星年齡的增長，其內部的溫度逐漸升高，產生的元素也越來越重。」

在所有重於鐵的元素中，有半數（如釷和鈾）被認為是中子星碰撞時產生的。然而，Karakas及其團隊的最新成果顯示，中子星的作用可能被大大高估了，另一種恆星過程才是產生大部分重元素的源頭——特殊超新星在高速旋轉時塌陷並產生強磁場。

「在宇宙形成早期，中子星合併沒有產生足夠多的重元素，即便在140億年後也同樣如此。」Karakas說，「換句話說，它們碰撞頻次過低，產生的元素不夠多，不足以匹配現有元素數目。」

這項研究改進了過去關於恆星質量、年齡和排列對元素形成作用的研究。例如，研究人員證實，小於太陽質量8倍的恆星會產生碳、氮和氟，以及部分比鐵重的元素；質量超過太陽8倍的恆星，在生命結束時爆炸並轉化為超新星，產生碳、鐵、氧和鈣等元素。

Kobayashi說：「除了氫之外，其餘元素的產生都涉及兩個及以上恆星。例如，碳元素一半來自垂死的低質量恆星，另一半則來自超新星。半數鐵元素來自普通的大質量恆星超新星，其餘則來自Ia型超新星。」

研究人員表示，研究得到的新模型將極大改善當前廣為接受的宇宙演化模型。

論文作者、UOH副教授Kobayashi說：「與觀察結果相比，模型中的銀過多，而金不足。這意味著我們可能需要確定一種新的恆星爆炸或核反應，用以解釋這一現象。」

一般來說，受引力束縛的大質量恆星對，可以轉變為中子星。當它們相互碰撞時，就會產生金等重元素。然而，在新模型中，預測結果與觀測結果並不一致。Karakas說：「具有強大磁場的旋轉超新星，可能才是這些元素的真正來源。」

研究人員認為「失蹤金元素之謎」可能很快就會迎來答案，而核物理實驗或許將幫助研究人員解開這一謎團。

編譯：雷鑫宇 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《天體物理學報》

期刊編號：0004-637X

原文連結：https://phys.org/news/2020-09-elements-neutron-stars-contribute-gold.html

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