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中子星并合产生了引力波 竟然还有重元素锶

2019-10-28 11:25:29  来源:科技日报

2017年,科学家首次探测到两颗中子星并合产生的引力波,引发科学界一片狂欢,但故事并没有结束!研究人员在最新一期《自然》杂志撰文称,他们对这次并合产生的数据进行重新分析,首次确认重元素锶来自于这场并合。证实宇宙中较重的元素可以在中子星并合中产生。

据物理学家组织网24日报道,2017年,在探测到中子星并合产生的引力波后,欧洲南方天文台将包括甚大望远镜(VLT)在内的多个望远镜指向了震源:名为“GW170817”的中子星并合事件。天文学家们怀疑,如果在中子星碰撞中确实形成了更重的元素,这些元素的“蛛丝马迹”会在并合产生的爆炸残骸——巨新星内“现形”。现在,他们借助VLT上的X-shooter光谱仪首次证实了这一点。

自上世纪50年代以来,天文学家一直在研究制造元素的物理过程。几十年内,除了“漏网之鱼”锶之外,他们发现了每个主要放射性元素在太空中形成的位置:普通恒星、超新星爆发、古老恒星的外层等,但一直未曾发现创造出更重元素的过程——快速中子捕获的发生位置。

在快速中子捕获过程中,原子核足够快地捕获中子,使极重元素被制造出来。尽管许多元素是在恒星的内核产生的,但要制造出比铁更重的元素(比如锶),则需要拥有更多自由中子的更高温环境。快速中子捕获仅在原子被大量中子轰击的极端环境中发生。

研究主要作者、丹麦哥本哈根大学的达拉赫·沃森说:“通过重新分析2017年合并后的数据,我们确定了锶的特征,证明了中子星并合在宇宙中创造了这一元素。”在地球上,锶存在于土壤中,并集中于某些矿物质中,锶盐可使烟花呈现出绚烂的红色。

马克斯·普朗克天文学研究所的卡米拉·朱尔·汉森表示:“这是我们首次将通过中子捕获形成的新物质与中子星并合直接联系在一起,证实了中子星由中子构成,并将快速中子捕获过程与这种并合联系在一起。”

GW170817事件是对引力波的第五次证明,“幕后功臣”是美国的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和意大利的“室女座”引力波干涉仪。这次并合发生于星系NGC4993中,是迄今唯一一个被地球上的望远镜探测到的引力波源。

研究人员称,最新研究表明,借助LIGO、“室女座”和VLT,我们对中子星的内部运作及其爆炸性并合有最清晰的了解。

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