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那些星星里的金子

了解中子星合并如何通过宇宙核炼金术产生铂和黄金等贵金属。

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天体物理学家斯蒂芬·罗斯沃格(Stephan Rosswog)表示,铂和黄金的起源与这些金属本身一样,充满传奇色彩和异国情调,他来自英国莱斯特大学。这些贵重元素是在宇宙中最罕见和最剧烈的事件之一中产生的:两颗中子星的灾难性合并,这些中子星是超致密恒星残骸,将半百万个地球的质量压缩到一个曼哈顿大小的球体中。

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天文学家长期以来一直认为恒星中的核聚变产生中等重量的元素,如碳和氧,但这些反应无法产生超重的铂和黄金。因此,罗斯沃格开始研究两颗绕轨道运行的中子星螺旋式靠近时产生的更剧烈的条件。“最初是一个非常缓慢的过程,持续一亿年或更长时间。但在它们合并前的最后10万公里(约60英里)左右,过程变得剧烈而迅速,持续时间少于半秒,”他说。罗斯沃格和他的同事们设计的新型超级计算机模拟(如上图所示)表明,在最后几毫秒内会发生大量的核炼金术。

合并释放的能量是如此之大,以至于它会短暂地超越宇宙中的任何其他事物。大部分物质迅速坍缩成黑洞,但其中一部分以超热中子和原子核的洪流喷射出来。这些原子核迅速吸收游离的中子,形成重元素,如铅、金和铂。尽管中子星碰撞在典型的星系中每10万年发生一次,但这通常足以解释地球上所有的贵金属。

图片提供:S. Rosswog 和 R. West

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