碰撞的中子星仅产生少量的金，创造了一个天文学之谜

这位画家的构想描绘了相撞时刻的两个中子星。

碰撞中子星被吹捧为元素周期表中某些最重元素的主要来源。现在没那么多…

对星系演化的新分析发现，中子星碰撞不会产生先前假定的化学元素。

研究还表明，当前的模型无法解释宇宙中的黄金量，从而产生了天文学上的奥秘。

该作品产生了一种新外观的元素周期表，显示了从碳到铀的天然元素的恒星起源。

宇宙中的所有氢-包括地球上的每个分子-都是由大爆炸产生的，该爆炸还产生了大量的氦和锂，但没有其他物质。

其余自然产生的元素是由恒星内部发生的不同核过程组成的。质量精确地控制着哪些元素是伪造的，但是它们在每颗恒星的最后时刻都被释放到星系中-在真正大的情况下，或者像太阳风一样密集的流出，对于与太阳同级的那些，都是爆炸性的。

“我们可以将恒星视为创造新元素的巨型压力锅，”合著者，来自澳大利亚ARC 3维全天体天文学卓越中心（ASTRO 3D）的Karakas副教授解释说。

元素周期表，显示了自然产生的铀元素。阴影表示恒星起源。

“使这些元素产生的反应还提供了使恒星发光数十亿年的能量。随着恒星年龄的增长，随着内部温度的升高，它们会产生越来越重的元素。”

比铁重的所有元素中的一半（例如和铀）被认为是在中子星，烧掉的太阳的剩余部分相互碰撞时产生的。从理论上讲，直到2017年才证实了中子星碰撞。

然而，现在，卡拉卡斯和天文学家小林千明（Chiaki Kobayashi）和玛丽亚·卢加罗（Maria Lugaro）的最新分析表明，中子星的作用可能被大大高估了-另一个恒星过程完全构成了大部分重元素。

卡拉卡斯说：“中子星合并在宇宙早期并没有产生足够多的重元素，而在140亿年后的今天，它们仍然没有。”

“宇宙并没有使它们足够快地解释它们在非常古老的恒星中的存在，总的来说，根本就没有足够的碰撞来解释当今周围这些元素的丰富程度。”

相反，研究人员发现，需要通过一种完全不同的恒星现象产生重元素-不寻常的超新星会坍塌，同时快速旋转并产生强磁场。

这一发现是他们的研究中出现的几个发现之一，该研究刚刚发表在《天体物理学杂志》上。他们的研究是首次根据第一性原理计算出从碳到铀的所有天然元素的恒星起源。

研究人员说，新的模型将大大改变目前公认的宇宙演化模型。“例如，我们建立了这个新模型来一次解释所有元素，并发现了足够的银，但没有足够的金，”来自英国赫特福德郡大学的副教授Kobayashi说。

“与观察相比，该模型中的银产量高，但金产量低。这意味着我们可能需要确定一种新型的恒星爆炸或核反应。”

该研究完善了先前的研究，这些研究计算了恒星质量，年龄和排列在元素产生中的相对作用。

例如，研究人员确定，小于太阳质量八倍的恒星会产生碳，氮和氟，并且所有元素中的一半都比铁重。

大质量恒星的质量大约是太阳质量的八倍，它们也将在生命尽头爆炸成超新星，产生许多元素，从碳到铁，包括生命所需的大部分氧气和钙。

小林解释说：“除了氢以外，没有任何一种元素只能由一种恒星形成。”

“一半的碳来自垂死的低质量恒星，但另一半来自超新星。

“铁的一半来自大质量恒星的正常超新星，但是另一半需要另一种形式，即Ia型超新星。这些是在低质量恒星的双星系统中产生的。”

相反，由引力束缚的成对大质量恒星可以转变成中子星。当它们相互碰撞时，撞击会产生一些自然界中最重的元素，包括黄金。

但是，在新的模型中，这些数字不会累加。

卡拉卡斯说：“即使对中子星碰撞频率的最乐观估计，也无法解释宇宙中这些元素的绝对含量。”“这是一个惊喜。看起来，具有强磁场的旋转超新星是其中大多数元素的真正来源。”

共同作者玛丽亚·卢加罗（Maria Lugaro）博士曾在匈牙利的Konkoly天文台和澳大利亚的莫纳什大学任职，他认为失踪的黄金之谜可能很快就会解决。

她说：“预计包括欧洲，美国和日本在内的世界各地的核设施都将有新发现，目前这些核设施的目标是与中子星合并相关的稀有核。”

这些核的性质尚不清楚，但它们在很大程度上控制了重元素丰度的产生。缺失金的天体物理学问题确实可以通过核物理实验解决。

研究人员承认，未来的研究可能会发现中子星碰撞比迄今为止的证据更为频繁，在这种情况下，中子星碰撞对构成从手机屏幕到核反应堆燃料的所有元素的贡献可能会再次上调。

然而，目前看来，他们为刘海赚的钱要少得多。

参考：千叶千秋（Chiaki Kobayashi），阿曼达·卡拉卡斯（Amanda I. Karakas）和玛丽亚·卢加罗（Maria Lugaro）撰写的“从碳到铀的元素起源”，2020年9月15日，天体物理学杂志。DOI：
10.3847 / 1538-4357 / abae65