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恒星崩溃和爆炸在整个宇宙中分配黄金

宇宙知识 2025-05-21 8180

摘要:一项新的研究表明,磁性耀斑,巨大的宇宙爆炸可能直接负责宇宙中重元素的创造和分布。...

一项新的研究表明,磁性耀斑,巨大的宇宙爆炸可能直接负责宇宙中重元素的创造和分布。

恒星崩溃和爆炸在整个宇宙中分配黄金

几十年来,天文学家只有关于大自然中一些最重的元素(例如黄金,和铂金)的理论。但是,通过重新查看旧的档案数据,研究人员现在估计,以银河系为重量的元素中有10%来自高度磁化的中子恒星的弹出,称为Magnetars。

该研究的合着者托德·汤普森(Todd Thompson)说,直到最近,天文学家一直忽略了磁铁(基本上是超新星的死残留)的作用,可能会在早期的星系组中发挥作用。

汤普森说:“中子星是非常异国情调的,非常密集的物体,以非常大,非常强大的磁场而闻名。” “它们几乎是黑洞,但事实并非如此。”

汤普森说,虽然重元素的起源长期以来一直是一个安静的谜团,但科学家们知道,他们只能通过一种称为R-Process(或Rapid-Neutron捕获过程)的方法在特殊条件下形成,这是一组独特而复杂的核反应。

当科学家在2017年检测到两位超密集的中子星的碰撞时,他们看到了这一过程。该事件是使用NASA望远镜捕获的,激光干涉仪重力波动台(Ligo)和其他仪器捕获了第一个直接的直接证据,证明重金属是由Celestial Force造成的。

但是进一步的证据表明,可能需要其他机制来解释所有这些元素,因为中子恒星的碰撞可能不会在早期宇宙中产生足够快的元素。根据这项新的研究,基于这些线索的基础帮助汤普森和他的合作者认识到,强大的磁力耀斑确实可以作为沉重元素的潜在弹出器,这一发现得到了20年历史的SGR 1806-20的观察结果证实的,这是一种如此明亮的磁铁耀斑,以至于该事件的一些测量只能通过在月球上进行研究来做出一些测量。

通过分析这一磁力耀斑事件,研究人员确定了新创建的元素的放射性衰变与他们对磁力弹药弹出重型R-Process元素后释放的时机和能量类型的理论预测相匹配。研究人员还理论上,磁铁耀斑会产生重型宇宙射线,其物理起源仍然未知。

汤普森说:“我喜欢关于系统如何工作,新发现的工作方式,宇宙如何运作的新想法。” “这就是为什么这样的结果真的令人兴奋的原因。”

该研究最近发表在天体物理日记信

磁铁可能会为银河化学演化提供独特的见解,包括形成超球门系统及其宜居性。

磁铁不仅会产生最终在地球上的金和银等有价值的金属,还会导致它们产生氧气,碳和铁等元素,对于许多其他更为复杂的天体过程至关重要。

汤普森说:“所有这些材料都将其射入下一代行星和星星。” “数十亿年后,这些原子被纳入了可能的生命。”

这些发现对天体物理学具有深远的影响,特别是对研究重元素和快速无线电爆发的起源的科学家 - 遥远星系的电磁无线电波的简短颤抖。了解磁铁从磁铁中弹出的物质如何帮助科学家了解更多有关它们的信息。

由于其稀有性和持续时间较短,很难观察到磁性耀斑

詹姆斯·韦伯(James Webb)太空望远镜和哈勃(Hubble)等当前基于空间的望远镜没有检测和研究其排放信号所需的专用能力。 NASA的Fermi Gamma-ray太空望远镜等更专业的观测值只能看到附近星系中伽马射线最亮的部分。

取而代之的是,拟议的NASA任务,康普顿光谱仪和成像仪(COSI)可以通过调查银河系为巨大的磁力耀斑等充满活力的事件来加强团队的工作。尽管像SGR 1806-20这样的另一个事件可能不会发生在本世纪,但如果磁力耀斑确实在我们的后院,则可以使用COSI来更好地识别其从其喷发中产生的个体元素,并允许该团队的研究人员确认他们关于宇宙中较重元素的理论。

汤普森说:“我们正在为这一领域产生许多新想法,而持续的观察将导致更加良好的联系。”

这项研究得到了国家科学基金会,美国宇航局,查尔斯大学赠款局和西蒙斯基金会的支持。合着者包括哥伦比亚大学的Anirudh Patel和Brian D. Metzger,布拉格查尔斯大学的Jakub Cehula,路易斯安那州立大学的Eric Burns和Flatiron Institute的Jared A. Goldberg。

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