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宇宙重元素来源之谜解开

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张梦然

2019-06-1808:37  来源:科技日报
 
原标题:宇宙重元素来源之谜解开

尽管元素周期表已经诞生150年,人们仍然不了解很多宇宙重元素是如何被创造出来的,包括黄金、白金以及便携式电子产品中的稀土元素。据美国太空网9日报道的一项最新研究称,绝大部分宇宙中的金、铀和其他重元素,都是由迅速旋转的坍缩恒星产生的。

宇宙中三种最轻的元素——氢、氦和锂,都诞生于宇宙的最早时刻,即大爆炸后仅一分钟左右,而元素周期表上的铁元素大部分都是在恒星的核心形成的。但是,周期表中比铁更重的元素(如金和铀)的形成方式一直是个谜。

先前的研究提出了一个关键线索:“r-过程”,或称为快中子捕获过程,是在核心发生塌缩的超新星中创造富含中子且比铁重的元素的过程。

2017年,借助激光干涉引力波天文台(LIGO)和“处女座”(Virgo)引力波探测器探测到的“涟漪”,天文学家发现了中子星之间的碰撞。引力波的发现使研究人员认为,大多数“r-过程”元素都是在中子星合并的物质茧中形成的。

由此,以加拿大圆周理论物理研究所科学家为首的团队,开发了一种计算机模拟的吸积盘(由弥散物质组成的、围绕中心体转动的结构,常见于绕恒星运动的盘状结构),并预测了可能会形成的塌缩。他们发现,在这些吸积盘中,很多物质都围绕着新生的黑洞进行了圆形化。

研究人员表示,这些物质令人难以置信地热且密,在最内部区域,产生了“形成重元素如金和铂金所需的初始条件”。研究认为,坍缩物应该产生了至少80%的重元素含量,而近20%来自中子星合并。

团队希望未来能进一步研究元素是如何在其他类型的吸积盘中产生的,例如强磁化恒星产生的超新星,进而厘清宇宙中的化学进化和星系“组装”问题。(张梦然)

(责编:刘婧婷、熊旭)

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