原始黑洞可能有助於形成重元素

天文學家喜歡說我們是恆星的副產品，在很久以前恆星熔爐將氫和氦融合成恆星核合成過程中需要的元素。

中子星藝術圖。圖片：NASA

正如已故的卡爾·薩根(Carl Sagan)曾經說過的：我們DNA中的氮、牙齒中的鈣、血液中的鐵、蘋果派中的碳都是在坍縮的恆星內部製造的，我們是由星星組成的。

但元素周期表中的重元素，如金、鉑、鈾元素又如何形成呢?

天文學家們相信這些「r - 過程元素」——比鐵元素重得多的元素，要麼是在大質量恆星坍塌後產生的，要麼是超新星爆炸，或者是在二元中子星系統的融合過程中產生的。

「打造黃金、鉑、鈾和其他元素的熔爐需要不同的熔爐」，他是加州大學聖地亞哥分校天體物理與空間科學中心的物理學家喬治·富勒解釋道：這些元素很可能形成於富含中子的環境中。

在《物理評論快報》雜誌發表的一篇論文他和UCLA-Alex Kusenko和Volodymyr Takhistov的另外兩名理論天體物理學家提供了另外一種方式，即恆星可以產生這些重元素。

中子星是已知存在的最小和最密集的恆星，所以它們的表面有一勺相當於30億噸的質量。微小的黑洞更具推測性，但許多天文學家認為，它們可能是大爆炸的副產品，它們現在可以構成「暗物質」的一部分——不可見的，幾乎沒有任何相互作用的東西，觀測揭示了宇宙中存在的東西。

如果這些微小的黑洞在空間中跟隨暗物質的分布，並與中子星共存，富勒和他的同事們在論文中聲稱，會發生一些有趣的物理現象。他們計算出在罕見的情況下，中子星會捕捉到這樣一個黑洞，然後從裡面被吞噬。這個劇烈的過程會導致一些緻密中子星物質噴射到太空中。

富勒解釋說：大爆炸產生的小黑洞可以侵入中子星，並從內部吞噬。在中子星死亡的最後幾毫秒內，噴出的中微子豐富的物質足以解釋觀測到的重元素丰度。當中子星被吞噬的時候，它們會旋轉起來，然後噴射出冷中子物質，它會分解、加熱並形成這些元素。

這一創造元素周期表最重元素的過程也會為宇宙中和銀河系中其他一些尚未解決的謎題提供解釋。由於這些事件很少發生，人們可以理解為什麼只有十分之一的矮星系富含重元素。原始黑洞對中子星的系統破壞與銀河系中心和矮星系中中子星的缺乏是一致的，在那裡黑洞的密度應該非常高。

此外科學家們計算出，來自吞食中子星的微小黑洞噴出的核物質會產生另外三種由天文學家觀測到的無法解釋的現象。它們是紅外線(有時被稱為「kilonova」)的獨特表現，是一種無線電發射，可以解釋宇宙深處未知來源的神秘快速射電，以及由x射線觀測在銀河系中心探測到的正電子。

每一個都代表著長期存在的秘密，確實令人驚訝的是，這些看似無關的現象的解決方案可能與微小黑洞的中子星的暴力有關。

來源：加州大學聖地亞哥分校

期刊：物理評論快報

編譯：中子星

審校：博科園

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！