宇宙中的噴霧器！死星碰撞在整個小星系中噴洒出重元素

加州理工學院的科學家們首次發現，合併成對的中子星——爆炸後的恆星核心——創造了小「矮」星系中的大部分重元素。重元素如銀和金，是行星形成甚至生命本身的關鍵。通過對這些矮星系的研究，研究人員希望了解更多關於整個宇宙重元素的主要來源。元素周期表中大部分最重元素的起源，包括地球上95%的黃金，已經爭論了幾十年。現在我們知道，最重的元素是由恆星中的原子核捕獲稱為中子的粒子而產生。對於大多數古老的恆星，包括本研究中居住在矮星系中的恆星，這個過程發生得很快，因此被稱為「r過程」，其中「r」代表「快速」。

如圖所示，是加州理工學院新研究中最小的星系之一。科學家們發現，這些小星系中大部分重元素是由中子星合併產生的，這揭示了宇宙中重元素的起源。圖片：ESO

有兩種被認為是r-過程的理論。第一個潛在的地點是一種罕見的恆星爆炸，或者超新星，它會產生巨大的磁場——磁轉超新星。第二個地點是兩顆中子星的合併或碰撞。2017年8月，由美國國家科學基金會資助的激光干涉測量引力波天文台(LIGO)和其他地面望遠鏡在創造最重元素的過程中發現了這樣的中子星碰撞。但是僅僅目擊一個事件並不能告訴天文學家這些物質大部分是在星系中產生的。為了觀察整個星系中重元素的產生，加州理工學院的研究人員利用夏威夷Maunakea的W. M. Keck天文台研究了幾個附近的矮星系。

當我們銀河系被認為是星系的平均大小的時候，這些圍繞銀河系運行的矮星系的質量大約是銀河系的10萬倍。科學家們研究了星系中最重的元素是什麼時候形成的。磁轉超新星往往發生在宇宙的早期，而中子星合併則發生在較晚。提交研究結果,發表在《天體物理學Journaland呈現在一個新聞發布會上召開的美國天文學會第232次會議上(AAS)在丹佛,提供新的證據,矮星系的主要來源的r過程發生在一個相對長的時間量程,他們創造了在我們的宇宙的歷史。正是由於重元素生產的延遲，中子星合併才被確定為材料的主要來源。

加州理工學院天文學助理教授和這項研究的合著者Evan Kirby解釋說：這項研究基於星系考古學的概念，它利用恆星中存在的元素來『挖掘』星系中元素產生的歷史證據。具體地說，通過測量不同年齡的恆星中元素的比例，我們就能知道這些元素是什麼時候在銀河系中產生。天文學家經常研究矮星系，作為了解一般星系的一種方式。因為這些星系很小，所以它們的歷史不那麼複雜，比大星系更容易理解。不像銀河系，在它的歷史中一直從其他星系中獲取恆星，這些矮星系是在它們的恆星誕生時被分離出來的，這使得銀河系考古學能夠清楚地跟蹤r-process元素的形成，這為第一次在整個宇宙中r-process生產的主導來源的時間尺度提供了重要的線索。

博科園-科學科普｜來自：加州理工學院

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