中子星合并:宇宙中的贵重金属工厂

大多数比铁轻的元素都是在恒星内部合成的,恒星内部的高温高压为质子的核聚变提供了能量,将它们挤压在一起形成越来越重的元素。但是恒星内部核聚变的能力是有限的,当恒星内部形成铁元素的时候,它不但不能释放能量,反而需要从恒星内部吸收能量,这就会导致恒星无法稳定存在,从而产生超新星爆发。

那么比铁更重的元素又是怎么形成的呢?

前面说的大质量恒星内部核聚变到铁元素的时候,它的核聚变就持续不下去从而导致超新星爆发,在这个过程中,如果恒星的质量比较大的话,那么恒星核心就会在超新星爆发中坍缩,从而使得中心的铁还能够和其他较轻的元素聚变成比铁更重的元素。

中子星合并能够高效的产生各种重金属元素
中子星合并能够高效的产生各种重金属元素

但是这种方式产生更重元素的效率是很低的,低到让科学家无法相信宇宙黄金铂金的丰度都是来源于超新星爆发产生的。

但是最近科学家又发现了两种能够更高效产生重金属元素的途径:中子星合并和中子星黑洞合并。

这其中又以两颗中子星合并产生的黄金、铂金和其他重金属元素更多。比如科学家在距离地球大约1.3亿光年的地方发现了两颗中子星合并事件,这次合并事件中产生的黄金质量相当于地球质量的好几倍,这样的重金属制造效率实在是太高了。

中子星和黑洞合并虽然也能产生黄金这样的重金属元素,但是考虑到黑洞强大的引力可能会破坏中子星物质,使得很大一部分物质可能会直接被黑洞吞噬掉,所以最终中子星和黑洞合并产生的重金属质量就要少很多。

地球上的黄金、铂金可能来源于中子星合并事件
地球上的黄金、铂金可能来源于中子星合并事件

特别是科学家计算发现在最近25亿年内,双中子星合并产生的重金属元素的数量是中子星和黑洞合并事件的100倍左右。也正是因为这样的中子星合并事件,才使得地球这样的岩石星球上能够挖到各种黄金铂金等重金属元素。

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