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分享 網管 - 科學新知 | 2019-05-07 | 人氣:62

TechNews科技新報  2019 年 05 月 06 日 

過去,科學家不清楚宇宙中的重金屬金、鈾來自何方,直到 2 年前我們確認起源自雙中子星碰撞。現在,科學家透過模擬發現 46 億年前,確實曾有 2 顆中子星在太陽系附近「會車」暴力碰撞,從而為地球帶來金、鉑、鈾等這些珍貴的重金屬。

我們知道,週期表中最輕、宇宙中含量最多的兩種元素氫與氦,來自大爆炸最初 20 分鐘的「太初核合成(BBN)」過程,其他自然存在的元素都是之後經自然核合成產生,比如恆星核合成;但是根據能量守恆定律,恆星核合成也只能生成元素週期表中介於氦~鐵、鎳之間的較輕元素,比鐵還重的元素如金、銀、鉑、鈾等,起源便一直不清楚。

直到 2017 年,天文學家們宣布發現雙中子星碰撞並釋放重力波的大事件,除了近一步鞏固愛因斯坦理論外,還順道加碼解決了宇宙三大懸案:元素週期表中重金屬的來源、伽瑪射線暴的起源、以及千新星(kilonova)事件起源。

天文學家在雙中子星碰撞的後續研究中證實,兩顆中子星撞擊合併後會引發一連串「快中子捕獲過程(或稱 R-過程)」,生成更重的元素,自此,超新星爆炸和中子星合併都被認定為 R-過程重元素的潛在來源。

換句話說,地球上的重金屬不是來自超新星爆炸,就是來自雙中子星撞擊,究竟是哪種事件帶來球上物以稀為貴的金、銀?由於超新星爆炸發生頻率較高,雙中子星碰撞每百萬年則只會出現幾次,當我們回顧過去時,如果發現重金屬元素的含量變化平平穩穩,則應該是來自超新星爆炸;如果重金屬元素含量在某一時期忽然出現高峰,則應該來自罕見的雙中子星碰撞。

現在,哥倫比亞大學天體物理學家 Szabolcs Márka、佛羅里達大學天體物理學家 Imre Bartos 團隊,從太陽系的古老隕石樣本中收集數據進行計算模擬,發現重金屬元素豐度在太陽系形成前約 8,000 萬年忽然飆升,據推斷應該是單一事件,表明距離現今太陽系約 1,000 光年處,曾有兩顆中子星暴力會車,產生重金屬。

也許,你手上的金製結婚戒指約有 10 毫克就形成自 46 億年前。科學家下一步希望重新升級完畢的 LIGO、Virgo 重力波天文台,可以發現更多中子星碰撞事件,以幫助建立更完善的模型。最近,LIGO、Virgo 釋出了可能發現中子星和黑洞碰撞之重力波的消息,或許又是天文界一大重彈。新論文發表在《自然》(Nature)期刊。

(首圖來源:LIGO

原文網址:https://technews.tw/2019/05/06/neutron ... r-system-gold-silver-bbn/