元素的起源：首次检测到中子星碰撞产生的重元素

ESO望远镜观察到后，首次在太空中首次发现了新生成的锶（一种用于烟花的元素）。

在ESO超大型望远镜上使用X-shooter仪器拍摄的这张光谱蒙太奇图片显示，在2017年8月17日发现爆炸后的12天内，星系NGC 4993中的新星发生了变化。每个光谱覆盖从近紫外到近红外的波长范围，并揭示了物体在褪色时如何显着变红。

在两个中子星合并之后，首次在太空中发现了一种新鲜制得的重元素锶。ESO的X-shooter光谱仪在甚大望远镜（VLT）上观察到了这一发现，该发现于2019年10月23日发表在《自然》杂志上。这项检测证实了宇宙中较重的元素可以在中子星合并中形成，从而弥补了化学元素形成难题的缺失。

2017年，在探测到穿过地球的引力波之后，ESO将其包括VLT在内的智利望远镜指向了震源：名为GW170817的中子星合并。天文学家怀疑，如果在中子星碰撞中确实形成了更重的元素，那么这些元素的特征就会在新星爆炸后的核爆炸中被发现。这是欧洲研究人员团队现在使用ESO VLT上的X-shooter仪器的数据完成的工作。

在GW170817合并之后，ESO的望远镜队开始在很宽的波长范围内监视新兴的千伏爆炸。特别是X-shooter拍摄了从紫外线到近红外的一系列光谱。对这些光谱的初步分析表明，千伏流星中存在重元素，但直到现在天文学家都无法确定单个元素。

研究的主要作者达拉赫·沃森（Darach Watson）说：“通过重新分析合并后的2017年数据，我们现在确定了火球锶中一个重元素的特征，证明中子星的碰撞在宇宙中造就了这一元素。”丹麦哥本哈根大学。在地球上，锶自然存在于土壤中，并集中在某些矿物质中。它的盐被用来使烟火呈现出艳丽的红色。

ESO的甚大望远镜观测到后，首次在太空中发现了新生成的锶（一种用于烟花的元素）。这项检测证实了宇宙中较重的元素可以在中子星合并中形成，从而弥补了化学元素形成难题的缺失。

自1950年代以来，天文学家就知道产生这些元素的物理过程。在接下来的几十年中，他们发现了除了一个之外的所有这些主要核锻造的宇宙场所。沃森说：“这是长达数十年的追逐行动，目的是确定这些元素的起源。”“我们现在知道，产生这些元素的过程主要发生在普通恒星，超新星爆炸或旧恒星的外层。但是，直到现在，我们还不知道最终的，未被发现的过程（称为快速中子捕获）的位置，该过程在元素周期表中产生了更重的元素。”

快速中子捕获是一个过程，其中原子核足够快地捕获中子以允许产生非常重的元素。尽管在恒星的核心中产生了许多元素，但要创建比铁重的元素（例如锶），则需要更高温的环境，其中需要有大量自由中子。快速中子捕获仅在原子被大量中子轰击的极端环境中自然发生。

此图表显示了九头蛇（雌海蛇）庞大的星座，是天空中最大，最长的星座。显示了在晴朗的黑夜中肉眼可看见的大多数恒星。红色圆圈标记了NGC 4993星系的位置，该星系于2017年8月成为第一个重力波源的所在地，该重力波源在可见光中也被称为千新星GW170817。NGC 4993可以看作是带有较大业余望远镜的非常微弱的补丁。

卡米拉·朱尔（Camilla Juul）表示：“这是我们首次将通过中子俘获形成的新材料与中子星合并直接联系起来，证实了中子星是由中子构成的，并将长期争论不休的快速中子俘获过程与这种合并联系在一起。”海德堡马克斯·普朗克天文学研究所的汉森在这项研究中发挥了重要作用。

这位画家的印象是，两个微小但非常致密的中子星融合并爆炸，形成了超新星。这些物体是宇宙中非常重的化学元素（如金和铂）的主要来源。现在，已使用ESO超大型望远镜上X射手仪的数据证实了一种元素锶（Sr）的检测。

科学家们才刚刚开始更好地了解中子星合并和千新星。由于对VLT的X-shooter爆炸所产生的光谱中的这些新现象和其他复杂性的了解有限，因此直到现在，天文学家还无法识别出单个元素。

该数字是从“数字化天空调查2”生成的，显示了星系NGC 4993周围的天空。这个星系是两个中子星合并的宿主，这导致了引力波检测，短伽玛射线爆发和对千伏事件的光学识别。

“实际上，我们想到了在赛事结束后很快就会看到锶的想法。但是，事实证明，事实证明这是非常困难的。造成这种困难的原因是我们对元素周期表中较重元素的光谱外观了解得很不全面，”哥本哈根大学研究员乔纳坦·塞尔辛（Jonatan Selsing）说，他是该论文的主要作者。

该动画基于一系列的NGC 4993中的新星光谱，这些光谱是由智利ESO超大型望远镜上的X-shooter仪器观测到的。自2017年8月17日首次爆炸起，保险期为12天。起重星起初是很蓝的，但后来变红了，然后消失了。

GW170817的合并是对重力波的第五次检测，这要归功于NSF在美国的激光干涉仪重力波天文台（LIGO）和在意大利的处女座干涉仪。这次合并位于银河系NGC 4993中，是第一个，也是迄今为止唯一一个被地球上的望远镜探测到的引力波源的引力波源。

在LIGO，处女座和VLT的共同努力下，我们对中子星的内部运作及其爆炸性合并有最清晰的了解。

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这项研究发表在2019年10月23日发表在《自然》杂志上的一篇论文中。

参考：达拉赫·沃森，卡米拉·J·汉森，乔纳坦·塞尔辛，安德烈亚斯·科赫，丹尼尔·B·马勒萨尼，安雅·C·安德森，约翰·普芬博，阿尔穆德纳·奥克内斯，安德烈亚斯·鲍斯温，斯特凡诺·科维诺，阿尼埃洛·格拉多（Aniello Grado），卡斯珀·亨氏（Kasper E.
10.1038 / s41586-019-1676-3PDF

该小组由D.Watson（丹麦哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所和宇宙黎明中心），CJ Hansen（德国海德堡马克斯普朗克天文学研究所），J。Selsing（尼尔斯玻尔研究所和宇宙黎明中心，丹麦哥本哈根大学），科赫（德国海德堡大学天文中心），马勒萨尼DB（丹麦技术大学国家空间研究所DTU空间，丹麦哥本哈根大学尼尔斯·波尔研究所和宇宙黎明中心） ），AC Andersen（丹麦哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所），JPU Fynbo（丹麦哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所和宇宙黎明中心），A。Arcones（德国达姆施塔特技术大学核物理研究所， A. Bauswein（德国达姆施塔特GSCH HelmholtzzentrumfürSchwerionenforschung），德国A. Bauswein（德国达姆施塔特GSI HelmholtzzentrumfürSchwerionenforschung和德国海德堡理论研究所），S。Covino（天文观察者）布雷拉（Brera）的变种，意大利国家宇航局（AF​​），意大利米兰），A。格拉多（Capodimonte天文台，意大利国家宇航局（AF​​），那不勒斯，意大利），柯恩·海因茨（天体物理和宇宙学中心，冰岛大学，冰岛大学，雷克雅未克，冰岛和尼尔斯·波尔研究所和丹麦哥本哈根大学宇宙黎明中心），L。亨特（意大利国家航空航天局，意大利佛罗伦萨阿奇特里天体观测站），C。科维利奥图（乔治华盛顿大学，美国华盛顿特区物理系和美国天文学，物理与统计科学研究院） ），G。Leloudas（丹麦技术大学国家空间研究所DTU空间，丹麦哥本哈根大学Niels Bohr研究所），A。Levan（英国沃里克大学物理系），P。Mazzali（天体物理学）英国利物浦约翰摩尔大学研究所和德国加兴的马克斯·普朗克天体物理研究所，E。Pian（意大利博洛尼亚国际原子能机构博洛尼亚天体物理与空间科学天文台）。