中子星碰撞形成的千新星爆炸金矿

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一个数值模拟的中子星之间的碰撞引发了千新星爆炸(图片来源:I. Markin(波茨坦大学))

（）据美国太空网（罗伯特·李）：组成你戒指上的戒指的黄金、珠宝和用作核电站燃料的铀被认为来自两颗被称为中子星的超密度死星碰撞时产生的剧烈条件。

中子星之间的碰撞还会在时空中产生称为引力波的波纹，称为伽马射线爆发的高能辐射爆炸，以及在地球上可以探测到的称为千新星的闪光。2017年8月17日检测到了这样一个事件的签名。

现在，一个科学家小组，包括来自马克斯·普朗克引力物理研究所和波茨坦大学的研究人员，已经使用一种先进的软件工具来分析这次千新星爆炸的特征，添加了来自其他中子星的无线电和X射线观测数据，核物理计算和在地球粒子加速器中进行的碰撞实验的发现。

这项工作可能有助于更好地理解超密度死星撞击在一起时产生的奇异和动荡的环境，从而创造出科学家所知的唯一可以锻造比铁重的元素的场所。

“我们的新方法将有助于分析物质在极端密度下的特性。它还将让我们更好地了解宇宙的膨胀，以及中子星合并期间重元素的形成程度，”团队成员、马克斯·普朗克引力物理研究所科学家蒂姆·迪特里希在一份声明中说。

作为极端宇宙实验室的中子星碰撞

当大质量恒星达到其核心核聚变燃料的极限时，中子星就诞生了。这导致核心迅速坍缩，同时恒星的外层被旋离，留下一个质量为太阳质量一到两倍的物体，其宽度相当于地球上的一个城市，约12英里(20公里)。

因此，构成中子星的物质密度如此之大，以至于一块方糖大小的物质被带到地球时，重量相当于3000座帝国大厦或整个人类。这种死亡的恒星物质也很特别，因为它富含中子，中子是通常与质子一起被锁在原子核中的粒子。

当中子星碰撞时，这种富含中子的物质被喷射到太空中。这创造了一个充满自由中子的环境，这些中子可以很快被其他原子吸收，产生超出元素周期表限制的非常重的元素——科学家称之为“快速捕获过程”或“r过程”。

这些元素不稳定，会衰变为稳定的重元素，如金和铀。这种衰变伴随着电磁辐射的发射——这种光形成了千新星闪光。

这意味着研究中子星合并后发生的千新星是研究锻造铁以外元素的物理过程的唯一途径，铁甚至不能在最大质量的恒星的炽热心脏中产生。

迄今为止，在其引力波和电磁辐射中，只记录了一次收缩双星系统中中子星的合并。

这一事件被命名为GW170817，来自距离地球1.3亿光年的碰撞中子星，它们旋转在一起并合并，产生了2017年在地球上发现的信号。

该团队使用他们的软件创建了这一事件的模型，该模型由这些中子星在碰撞前相互围绕的最后几个螺旋的引力波，碰撞发生时发射的伽马射线爆发，以及合并发生后几天到几年间周围环境发射的千新星辐射组成。

“通过同时连贯地分析数据，我们得到了更精确的结果，”小组成员、乌特勒支大学科学家彼得·t·h·庞说。

这使得该团队能够精确地详细描述发生在1.3亿年前的中子星合并过程中发生的事情，这一过程可能会使其周围富含金、铀和其他重元素。

该团队开发的模型应该适用于详细描述其他中子星碰撞时发生的事件。

这项研究将得到加强，因为位于美国的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)、位于意大利的处女座和位于日本的神冈引力波探测器(KAGRA)的引力波探测器将在未来的观测运行之前得到升级，这些观测运行将“听到”中子星碰撞在时空中发出的更多波纹。