遠(yuǎn)古的恒星鍛造的元素比自然界中發(fā)現(xiàn)的任何東西都重
在時(shí)間之初,恒星一定能夠產(chǎn)生比地球上任何自然存在的元素都重得多的元素,或者在更廣闊的宇宙中根本無(wú)法發(fā)現(xiàn)的元素。
這是密歇根大學(xué)的伊恩·羅德勒(Ian Roederer)領(lǐng)導(dǎo)的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)在研究了銀河系中的42顆恒星后得出的結(jié)論,這些恒星的化學(xué)豐度只能通過(guò)先前產(chǎn)生原子質(zhì)量大于260的元素來(lái)解釋。
宇宙中的大多數(shù)元素——實(shí)際上,幾乎任何比氫重的東西——都是由恒星創(chuàng)造的。創(chuàng)建它們的第一種方式是融合。恒星的核心基本上是一個(gè)引擎,它將原子混合在一起以產(chǎn)生更重的元素。
這個(gè)過(guò)程可以產(chǎn)生的最重的元素是鐵。鐵融合成較重的元素需要的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于它產(chǎn)生的能量,因此在這一點(diǎn)上,恒星會(huì)自毀
另一種方式與這種自我毀滅有關(guān)。在超新星爆炸中,當(dāng)一顆恒星死亡時(shí),以及千新星爆炸中,兩顆中子星相互撞擊,條件變得恰到好處,適合快速中子俘獲過(guò)程或r過(guò)程。
這是當(dāng)有如此多的松散中子漂浮在周?chē)鷷r(shí),它們會(huì)跳到可用的原子核上,形成更重的元素。它需要一個(gè)非常極端的、充滿活力的環(huán)境才能發(fā)生,比如超新星。
而且它發(fā)生得也非??臁虼嗣Q中的“快速”部分。這是確認(rèn)為流程那產(chǎn)生類似黃金、鉑金、釷和鈾。但是,關(guān)于元素是如何創(chuàng)建的,我們還有很多不了解的地方。
“我們對(duì)r過(guò)程的工作原理有一個(gè)大致的了解,但該過(guò)程的條件非常極端。Roederer解釋道.
“我們不知道宇宙中有多少不同類型的站點(diǎn)可以產(chǎn)生r過(guò)程,我們不知道r過(guò)程是如何結(jié)束的,我們無(wú)法回答諸如”你能添加多少個(gè)中子“之類的問(wèn)題。
“或者,一個(gè)元素能有多重?因此,我們決定研究可以由裂變在一些經(jīng)過(guò)充分研究的老恒星中,看看我們是否可以開(kāi)始回答其中一些問(wèn)題。
我們知道元素可以形成的另一種方法是通過(guò)核裂變。這是當(dāng)一個(gè)原子不是融合在一起,而是分裂開(kāi)來(lái)的時(shí)候,結(jié)果是一個(gè)質(zhì)量較小的元素。
Roederer和他的團(tuán)隊(duì)所研究的銀河系中42顆恒星的化學(xué)成分已經(jīng)得到了很好的研究和建立。
宇宙中的第一批恒星主要由氫組成。它們?cè)谒鼈兊暮诵闹袆?chuàng)造了元素,然后死亡,在周?chē)目臻g中播種了被后代恒星吸收的元素。
該團(tuán)隊(duì)研究的恒星已知具有超新星爆炸期間r過(guò)程產(chǎn)生的元素。
但研究人員并不是在尋找r-process元素。他們正在尋找可能是裂變產(chǎn)物的元素,例如釕、銠、鈀和銀。而且,研究人員沒(méi)有像通常那樣單獨(dú)觀察這些恒星,而是將它們作為一個(gè)整體進(jìn)行檢查。
他們找到了一個(gè)模式。如果研究小組所研究的金屬是由r過(guò)程產(chǎn)生的,則預(yù)計(jì)某些其他元素的存在具有一定的豐度比。這些比率不存在。研究小組得出結(jié)論,這表明所討論的元素是由裂變產(chǎn)生的。
這意味著這些金屬來(lái)自哪里的早期恒星一定產(chǎn)生了比260原子質(zhì)量大得多的元素,隨后分裂形成更輕、更穩(wěn)定的元素。
我們從未觀察到這些元素在任何地方自然發(fā)生。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里見(jiàn)過(guò)它們,但它們的半衰期很短,幾乎立即衰變。
然而,研究表明,尋找它們潛在的裂變產(chǎn)物可以告訴我們它們?cè)诟鼜V闊的宇宙中形成的可能性或普遍性。
“這260很有趣,因?yàn)槲覀円郧皼](méi)有在太空或地球上自然檢測(cè)到任何如此重的東西,即使在核武器試驗(yàn)中也是如此。Roederer 說(shuō).
“但是在太空中看到它們?yōu)槲覀兲峁┝巳绾嗡伎寄P秃土炎兊闹笇?dǎo),并且可以讓我們深入了解元素的豐富多樣性是如何形成的。
該研究已發(fā)表在科學(xué).
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