你佩戴的金銀首飾從哪來(lái)？中子星碰撞產(chǎn)物散落地球

　　金、銀、鉑。這些珍貴的金屬元素究竟是從哪里產(chǎn)生的？最近，一項(xiàng)研究在宇宙中一個(gè)遙遠(yuǎn)的矮星系中找到了答案

　　據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，下次當(dāng)你佩戴首飾的時(shí)候，或許可以花點(diǎn)時(shí)間想想制作這些漂亮首飾的金屬物質(zhì)究竟是從什么地方來(lái)的？事實(shí)上，在元素周期表中的一些最珍貴的元素，比如金、銀和珀等的來(lái)源問(wèn)題，已經(jīng)困擾科學(xué)家們超過(guò)60年時(shí)間。最近，一項(xiàng)研究在宇宙中一個(gè)遙遠(yuǎn)的矮星系中找到了答案。

　　針對(duì)距離地球大約10萬(wàn)光年的一個(gè)小型星系Reticulum

II中的一些最明亮恒星的光譜分析結(jié)果顯示這些恒星中含有大量所謂的“r-過(guò)程元素”('r-process'

elements)。金、銀、珀、鈾和鉛都屬于所謂的“r-過(guò)程元素”，后者包括了所有原子量比鐵更大的元素。

　　所謂r-過(guò)程是指“快速中子捕獲過(guò)程”。這一現(xiàn)象最早是在1957年由核物理學(xué)家們進(jìn)行描述的。美國(guó)麻省理工學(xué)院物理學(xué)系教授安娜·弗萊貝爾(Anna

Frebel)指出：“理解那些大原子量的r-過(guò)程元素是如何形成的，是核物理學(xué)中最困難的問(wèn)題之一。”

　　盡管金、銀和鉑等元素的價(jià)值在很大程度上源自于它們?cè)诘厍蛏系南∪毙?，但?shí)際上產(chǎn)生這些元素的核物理過(guò)程本身也非常特殊。它們是在物質(zhì)極端高密度的中子星之間以極高速度相互碰撞的過(guò)程中產(chǎn)生的，隨后逐漸跟隨隕星物質(zhì)等途徑擴(kuò)散到了地球上。

　　弗萊貝爾指出：“要想產(chǎn)生如此大質(zhì)量的元素需要極高的能量，因此幾乎不可能通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法制造出來(lái)。也就是說(shuō)，產(chǎn)生黃金等元素的物理過(guò)程在地球上根本就不可能發(fā)生，因此我們只能在宇宙中的‘恒星實(shí)驗(yàn)室’里進(jìn)行觀察。”

　　近日，麻省理工學(xué)院科維理研究所的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特殊的星系，其中那些難以產(chǎn)生的大質(zhì)量元素的豐度很高，這一點(diǎn)為科學(xué)家們提供了有關(guān)其中的恒星歷史與星系演化的相關(guān)線(xiàn)索。

　　由于恒星自身并無(wú)法產(chǎn)生這些元素，在Reticulum

II星系內(nèi)部過(guò)去歷史上肯定曾經(jīng)發(fā)生過(guò)某些事件，從而在星系內(nèi)部“播撒”了豐富的大質(zhì)量元素物質(zhì)，從而導(dǎo)致這一區(qū)域恒星成分中的大質(zhì)量元素豐度異常偏高。這也暗示在過(guò)去，這里可能曾經(jīng)發(fā)生過(guò)兩顆中子星高速碰撞的事件。

　　這一發(fā)現(xiàn)也清楚表明了對(duì)恒星元素成分的研究如何可以幫助加深對(duì)星系演化歷史的理解。這種

做法被戲稱(chēng)為“恒星考古學(xué)”，它能夠幫助天體物理學(xué)家們更好地了解早期宇宙中的很多事情。弗萊貝爾表示：“我認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)打開(kāi)了通過(guò)對(duì)單個(gè)恒星，甚至在一

定程度上是對(duì)單一元素的研究，從而開(kāi)展星系演化研究的大門(mén)。我們正在將非常小尺度上的恒星研究與非常大尺度上的星系研究相互結(jié)合在一起?！?

　　恩里克·拉米雷茲-里茲(Enrico

Ramirez-Ruiz)教授并未參與這項(xiàng)研究，他對(duì)此評(píng)價(jià)道：“我從事中子星合并方面的研究

已經(jīng)有一段時(shí)間了，因此我對(duì)于這一研究成果感到非常興奮。這項(xiàng)研究確鑿地證明了在這個(gè)特定的矮星系歷史早期曾經(jīng)發(fā)生過(guò)中子星的合并事件。我們也可以據(jù)此推

斷，類(lèi)似的事件同樣有可能曾經(jīng)在其他許多的小型星系中發(fā)生過(guò)。中子星合并事件很有可能是宇宙中很大一部分貴金屬，或者我們說(shuō)的r-過(guò)程元素的來(lái)源?！?

　　這就意味著你或者你愛(ài)人身上所佩戴的金屬首飾實(shí)際上來(lái)自中子星之間的相撞，經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的旅程之后才來(lái)到地球。

　　事實(shí)上，你身上佩戴的黃金白銀首飾基本上都是由小行星帶來(lái)的。正如拉米雷茲-里茲教授說(shuō)：“早期地球上所含有的絕大多數(shù)黃金都下沉到了地核，因?yàn)樵缙诘牡厍蛱幱谌廴?

狀態(tài)，較重的元素大量下沉。因此今天人類(lèi)所能開(kāi)采到的位于地表或者淺層地下的金銀礦藏基本上都是由撞擊地球的小行星所帶來(lái)的。當(dāng)然，這些金銀物質(zhì)本身并非

是在小行星上形成的，那是高密度中子星碰撞的產(chǎn)物，這些元素被撒播宇宙星云之中，當(dāng)星云逐漸冷凝形成小行星或行星時(shí)，這些稀有金屬元素物質(zhì)便被帶到了地球 上。”