對(duì)星系演化的新分析發(fā)現(xiàn)，中子星碰撞不會(huì)產(chǎn)生先前假定的化學(xué)元素。研究還表明，當(dāng)前的模型無(wú)法解釋宇宙中的黃金量，從而造成了天文學(xué)的神秘。該作品產(chǎn)生了一種新外觀的元素周期表，顯示了從碳到鈾的天然元素的恒星起源。

宇宙中所有的氫-包括地球上的每個(gè)分子-都是在大爆炸中產(chǎn)生的，大爆炸還產(chǎn)生了很多氦和鋰，但沒(méi)有其他東西。其余自然發(fā)生的元素是由恒星內(nèi)部發(fā)生的核過(guò)程產(chǎn)生的。質(zhì)量精確地控制著哪些元素是偽造的，但是它們?cè)诿款w恒星的最后時(shí)刻都被釋放到星系中—對(duì)于真正大的事物，或者像太陽(yáng)風(fēng)一樣的密集外流，對(duì)于與太陽(yáng)處于同一類(lèi)的事物而言，是爆炸性的。

“我們可以將恒星視為創(chuàng)造新元素的巨型壓力鍋，”合著者，來(lái)自澳大利亞ARC三維空間全天體物理學(xué)卓越中心(ASTRO 3-D)的卡拉卡斯副教授解釋說(shuō)。

“產(chǎn)生這些元素的反應(yīng)還提供了使恒星明亮發(fā)光數(shù)十億年的能量。隨著恒星的衰老，隨著內(nèi)部溫度的升高，它們會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越重的元素。”

人們認(rèn)為，所有比鐵重的元素(例如th 和鈾)中有一半是由中子星(燒掉的太陽(yáng)的剩余部分)相互碰撞而形成的。從理論上講，直到2017年才證實(shí)了中子星的長(zhǎng)期碰撞。但是，現(xiàn)在，Karakas和其他天文學(xué)家小林千明(Chiaki Kobayashi)和瑪麗亞·盧加羅(Maria Lugaro)的最新分析表明，中子星的作用可能被高估了，而另一個(gè)恒星過(guò)程完全是造成這一現(xiàn)象的原因使大多數(shù)重元素。

卡拉卡斯說(shuō)：“中子星合并在宇宙的早期沒(méi)有產(chǎn)生足夠多的重元素，現(xiàn)在，在140億年之后，它們現(xiàn)在仍然沒(méi)有。” “宇宙并沒(méi)有使它們足夠快地解釋它們?cè)诜浅９爬系暮阈侵械拇嬖?，總的?lái)說(shuō)，根本就沒(méi)有足夠的碰撞繼續(xù)說(shuō)明當(dāng)今周?chē)@些元素的豐富性。”

相反，研究人員發(fā)現(xiàn)，需要通過(guò)完全不同的恒星現(xiàn)象產(chǎn)生重元素-不尋常的超新星會(huì)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)坍塌并產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。這一發(fā)現(xiàn)是他們的研究中出現(xiàn)的幾個(gè)發(fā)現(xiàn)之一，該研究剛剛發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。他們的研究是首次根據(jù)第一性原理計(jì)算出從碳到鈾的所有天然元素的恒星起源。

研究人員說(shuō)，這種新的模型將大大改變目前公認(rèn)的宇宙演化模型。例如，我們建立了這個(gè)新模型來(lái)一次解釋所有元素，但發(fā)現(xiàn)了足夠的銀但沒(méi)有足夠的金。作者來(lái)自英國(guó)赫特福德郡大學(xué)的Kobayashi副教授。

“與觀察相比，該模型中銀的產(chǎn)量過(guò)高，而金的產(chǎn)量卻不足。這意味著我們可能需要確定一種新型的恒星爆炸或核反應(yīng)。” 該研究完善了先前的研究，這些研究計(jì)算了恒星質(zhì)量，年齡和排列在元素產(chǎn)生中的相對(duì)作用。例如，研究人員確定，小于太陽(yáng)質(zhì)量八倍的恒星會(huì)產(chǎn)生碳，氮和氟，以及所有比鐵重的元素的一半。重量超過(guò)太陽(yáng)質(zhì)量八倍的質(zhì)量恒星，也將在其壽命盡頭爆炸成超新星，產(chǎn)生許多元素，從碳到鐵，包括生命所需的大部分氧氣和鈣。

小林解釋說(shuō)：“除了氫之外，沒(méi)有任何一種元素只能由一種恒星形成。”

“一半的碳來(lái)自垂死的低質(zhì)量恒星，但另一半來(lái)自超新星。鐵的一半來(lái)自大質(zhì)量恒星的正常超新星，但另一半需要另一種形式，即Ia型超新星。這些都是產(chǎn)生的。在低質(zhì)量恒星的雙星系統(tǒng)中。”

大質(zhì)量恒星的雙約束通過(guò)重力相反，可以轉(zhuǎn)化成中子明星。當(dāng)它們相互碰撞時(shí)，撞擊會(huì)產(chǎn)生一些自然界中最重的元素，包括黃金。

但是，在新的模型上，這些數(shù)字根本不會(huì)累加。

卡拉卡斯說(shuō)：“即使對(duì)中子星碰撞頻率的最樂(lè)觀估計(jì)，也無(wú)法解釋宇宙中這些元素的絕對(duì)含量。” “這真是令人驚訝?？雌饋?lái)像是在強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的超新星是其中大多數(shù)元素的真正來(lái)源。”

共同作者瑪麗亞·盧加羅(Maria Lugaro)博士曾在匈牙利的Konkoly天文臺(tái)和澳大利亞的莫納什大學(xué)任職，他認(rèn)為失蹤的黃金之謎可能很快就會(huì)解決。她說(shuō)：“預(yù)計(jì)包括歐洲，美國(guó)和日本在內(nèi)的世界各地的核設(shè)施都會(huì)有新發(fā)現(xiàn)，目前這些核設(shè)施的目標(biāo)是與中子星合并相關(guān)的稀有核。” “這些原子核的性質(zhì)尚不清楚，但是它們?cè)诤艽蟪潭壬峡刂屏酥卦刎S度的產(chǎn)生。缺少金的天體物理問(wèn)題確實(shí)可以通過(guò)核物理實(shí)驗(yàn)解決。”

研究人員承認(rèn)，未來(lái)的研究可能會(huì)發(fā)現(xiàn)中子星碰撞比迄今為止的證據(jù)更為頻繁，在這種情況下，中子星碰撞對(duì)構(gòu)成從手機(jī)屏幕到核反應(yīng)堆燃料的所有元素的貢獻(xiàn)可能會(huì)再次上調(diào)。

然而，目前看來(lái)，他們?yōu)閯⒑８冻龅腻X(qián)要少得多。