【宇宙之謎】天文學家發現,宇宙中有什麼東西正在偷偷製造黃金

天空之城 2020/10/22 檢舉 我要評論

黃金是貴金屬,但在宇宙中它卻太多了——科學家目前所知的宇宙黃金產能,遠遠不足以生產出我們通過地球和太陽系推算得到的宇宙黃金含量。

黃金是一種元素,無法通過化學反應得到。要製造黃金,需要將79個質子和118個中子結合在一起,形成一個單一的原子核。製造這樣一個原子核所需的巨大能量,連一般的恒星也無法提供。

天體物理學家認為,黃金可能誕生在中子星的碰撞過程中;某些特殊的超新星爆發也能製造黃金。但是中子星的碰撞是一種極為罕見的現象,特殊類型的超新星爆發則更為稀有。

質子和中子會在中子星的碰撞過程中直接對撞形成重元素原子核,然後被拋濺到周邊的太空中。這是當前理論預言中,最「正常」的一種黃金產生方式。但是到目前為止,人類只發現過一個中子星碰撞的實例。

超新星爆發雖然能夠製造許多稀有元素,但是難以製造出黃金,因為如果要製造黃金,這顆恒星的質量需要足夠大。而質量足夠大的恒星爆發後其內核又會變成黑洞,導致剛剛製造出來的重元素被吞噬化為烏有。

只有一類特殊的超新星能夠製造並擴散黃金。這類超新星被稱為「磁自轉超新星(magneto-rotational supernova)」,自轉速度極快,其在爆發的過程中,會將整個內核由內向外地翻出,並通過白熾噴流,把包括黃金在內的大量重元素射向太空。但是這類超新星爆發比中子星碰撞更罕見。就算我們把兩種黃金的自然生產方式加在一起,還是難以解釋宇宙中為何會有那麼「多」的黃金。

英國赫特福德郡大學天體物理學家Chiaki Kobayashi等人近日在9月15日的《天體物理學期刊》上發文,再一次以縝密的思路,梳理了大量資料,利用一個個的模型再現了各種元素在星系演化過程中的產生。論文成功地再現了已被觀測證實的鍶在中子星碰撞過程中的產生,以及銪是如何在「磁自轉超新星」爆發過程中被製造出來的。但是依然無法為宇宙中「過量」的黃金找到合理的來源。

也許宇宙中存在著我們所不知道的天體物理學過程,正在悄悄地製造著黃金;也許中子星碰撞過程中產生的黃金含量比理論預言要高;或許有什麼東西正在干擾我們的思路……但是在謎底真正揭開之前,一切皆有可能。

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