當(dāng)中子星碰撞時(shí)，它們會(huì)像迷你大爆炸一樣爆炸

2017 年 8 月，人類(lèi)觀察到了一個(gè)奇跡.我們第一次看到了兩顆中子星相撞，世界各地的望遠(yuǎn)鏡都觀察到了這一事件，當(dāng)兩個(gè)物體盤(pán)旋合并時(shí)，引力的喧囂引起了警覺(jué)。形成黑洞.

即使在當(dāng)時(shí)，我們也知道，名為 AT2017gfo 的千新星爆炸這一事件將為我們提供足夠的科學(xué)數(shù)據(jù)，供我們?cè)谖磥?lái)幾年內(nèi)啃食。事實(shí)也證明了這一點(diǎn)?，F(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)將來(lái)自多個(gè)望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)拼湊在一起，以重建千新星發(fā)生后的幾天，以及它劇烈膨脹的火球，從而產(chǎn)生了一連串的重元素。

哥本哈根大學(xué)尼爾斯·玻爾研究所（Niels Bohr Institute）的天體物理學(xué)家阿爾伯特·斯內(nèi)彭（Albert Sneppen）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組說(shuō)，這是一個(gè)不斷發(fā)展的事件，很像Big Bang，伴隨著冷卻并聚結(jié)成物質(zhì)的粒子熱湯。

“這種天體物理學(xué)爆炸每小時(shí)都在急劇發(fā)展，因此沒(méi)有一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡可以跟蹤它的全部故事。單個(gè)望遠(yuǎn)鏡對(duì)事件的觀察角度被地球的自轉(zhuǎn)擋住了。Steppen 解釋道.

“但是，通過(guò)結(jié)合來(lái)自澳大利亞、南非和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的現(xiàn)有測(cè)量數(shù)據(jù)，我們可以非常詳細(xì)地跟蹤它的發(fā)展。我們表明，整體顯示的不僅僅是單個(gè)數(shù)據(jù)集的總和。

AT2017gfo 的觀測(cè)表明，一件令人著迷的事情是重元素的產(chǎn)生。許多元素都是在恒星內(nèi)部鍛造的，其中核心聚變過(guò)程將原子粉碎在一起以制造更重的原子。

但這有一個(gè)截止點(diǎn)——恒星不能融合比鐵重的元素，因?yàn)檫@樣做所需的能量大于聚變產(chǎn)生的能量。

需要一個(gè)非常高能的事件來(lái)產(chǎn)生更重的元素，例如超新星爆炸。AT2017gfo 顯示中子星千新星也是生產(chǎn)性重元素工廠——在爆炸期間發(fā)出的光中，天文學(xué)家檢測(cè)到鍶的特征.

Steppen 和他的同事們將這一分析更進(jìn)一步。通過(guò)仔細(xì)研究多個(gè)數(shù)據(jù)集，他們能夠觀察到千新星每小時(shí)的演變，以及其中重元素（稱(chēng)為 r 過(guò)程元素）的形成。

當(dāng)兩顆中子星碰撞時(shí)，爆炸的中子星內(nèi)臟的初始千新星非常熱，數(shù)十億度，可與大爆炸的熱量相媲美。在這種炎熱的等離子體環(huán)境中，像電子這樣的基本粒子可以自由地旋轉(zhuǎn)，不受束縛。

隨著千新星的膨脹和冷卻，粒子相互搶奪并成為原子。研究人員說(shuō)，這類(lèi)似于宇宙歷史上被稱(chēng)為重組紀(jì)元.

大爆炸后大約 380,000 年，宇宙冷卻到足以讓在原始等離子體湯中咕嚕咕嚕的粒子可以結(jié)合成原子。等離子體湯散射了光，而不是讓它傳播，這種“重組”意味著光最終可以流過(guò)宇宙。

在中子星千新星中觀察到的結(jié)合過(guò)程與我們認(rèn)為在重組時(shí)代發(fā)生的情況非常相似，這表明千新星可能是探索早期宇宙演化的強(qiáng)大實(shí)驗(yàn)室。

研究人員還能夠確認(rèn)在進(jìn)化的千新星中存在鍶和釔，從而加強(qiáng)了對(duì)千新星爆炸作為宇宙中重元素來(lái)源的支持。

“我們現(xiàn)在可以看到原子核和電子在余輝中結(jié)合的那一刻，”天體物理學(xué)家 Rasmus Damgaard 說(shuō)尼爾斯·玻爾研究所。

“我們第一次看到原子的產(chǎn)生，我們可以測(cè)量物質(zhì)的溫度，并在這次遠(yuǎn)程爆炸中看到微觀物理學(xué)。這就像欣賞從四面八方環(huán)繞著我們的三個(gè)宇宙背景輻射，但在這里，我們可以從外面看到一切。我們看到原子誕生的那一刻之前、期間和之后。

現(xiàn)在這就是金屬。

該研究已發(fā)表在天文學(xué)與天體物理學(xué).

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