兩顆中子星曾在太陽系附近碰撞,帶來地球的金、銀貴金屬

過去,科學家不清楚宇宙中的重金屬金、鈾來自何方,直到2年前我們確認起源自雙中子星碰撞。現在,科學家通過仿真發現46億年前,確實曾有2顆中子星在太陽系附近“會車”暴力碰撞,從而為地球帶來金、鉑、鈾等這些珍貴的重金屬。

兩顆中子星曾在太陽系附近碰撞,帶來地球的金、銀貴金屬

我們知道,週期表中最輕、宇宙中含量最多的兩種元素氫與氦,來自大爆炸最初20分鐘的“太初核合成(BBN)”過程,其他自然存在的元素都是之後經自然核合成產生,比如恆星核合成;但是根據能量守恆定律,恆星核合成也只能生成元素週期表中介於氦~鐵、鎳之間的較輕元素​​,比鐵還重的元素如金、銀、鉑、鈾等,起源便一直不清楚。

直到2017年,天文學家們宣佈發現雙中子星碰撞並釋放重力波的大事件,除了進一步鞏固​​愛因斯坦理論外,還順道加碼解決了宇宙三大懸案:元素週期表中重金屬的來源、伽瑪射線暴的起源、以及千新星(kilonova)事件起源。

天文學家在雙中子星碰撞的後續研究中證實,兩顆中子星撞擊整合後會引發一連串“快中子捕獲過程(或稱R-過程)”,生成更重的元素,自此,超新星爆炸和中子星整合都被認定為R-過程重元素的潛在來源。

換句話說,地球上的重金屬不是來自超新星爆炸,就是來自雙中子星撞擊,究竟是哪種事件帶來球上物以稀為貴的金、銀?由於超新星爆炸發生頻率較高,雙中子星碰撞每百萬年則只會出現幾次,當我們回顧過去時,如果發現重金屬元素的含量變化平平穩穩,則應該是來自超新星爆炸;如果重金屬元素含量在某一時期忽然出現高峰,則應該來自罕見的雙中子星碰撞。

現在,哥倫比亞大學天體物理學家Szabolcs Márka、佛羅里達大學天體物理學家Imre Bartos團隊,從太陽系的古老隕石樣本中收集數據進行計算仿真,發現重金屬元素丰度在太陽系形成前約8,000萬年忽然飆升,據推斷應該是單一事件,表明距離現今太陽系約1,000光年處,曾有兩顆中子星暴力會車,產生重金屬。

也許,你手上的金制結婚戒指約有10毫克就形成自46億年前。科學家下一步希望重新升級完畢的LIGO、Virgo重力波天文臺,可以發現更多中子星碰撞事件,以幫助創建更完善的模型。最近,LIGO、Virgo發佈了可能發現中子星和黑洞碰撞之重力波的消息,或許又是天文界一大重彈。新論文發佈在《自然》(Nature)期刊。

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