来自中子星合并的观测证据揭示了包括碲在内的稀有重元素的产生，促进了我们对宇宙元素起源的理解。来源:SciTechDaily.com
突破性的发现把天文学科学家们离解开比铁重的元素起源之谜又近了一步。
包括克莱姆森大学天体物理学家迪特尔·哈特曼在内的一个国际天文学家小组获得了观测证据，证明在两颗中子星合并引发的灾难性爆炸之后产生了罕见的重元素。
这次巨大的爆炸释放了伽马射线暴，GRB230307A，是50年观测中第二亮的伽马射线暴，比典型的伽马射线暴亮约1000倍。GRB230307A于2024年3月7日首次被美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜探测到。
揭开宇宙的奥秘
利用多个空间和地面望远镜，包括NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜，这是有史以来发射到太空中最大、最强大的望远镜，科学家们能够精确定位天空中伽马射线暴的来源，并追踪其亮度的变化。
根据收集到的信息，研究人员确定，这次爆发是两颗中子星在距离地球10亿光年的星系中合并形成千新星的结果。研究人员观察到地球上最稀有的元素之一碲的证据。
这一突破性的发现使天文学家离解开比铁重的元素起源之谜又近了一步。
“我是一个高能天体物理学家。我喜欢爆炸。我喜欢它们发出的伽马射线。但我也是一名天文学家，真正关心诸如重元素是如何形成的基本问题，”哈特曼说。
迪特尔·哈特曼是克莱姆森大学物理与天文系的教授。来源:克莱姆森大学
伽马射线暴:恒星过程的窗口
伽马射线暴(GRBs)是伽马射线光的爆发，是能量最高的光形式，持续时间从几秒到几分钟不等。第一次伽马射线暴是在20世纪60年代由监测核试验的卫星探测到的。
grb有不同的原因。
长时间的伽马射线暴是由超新星引起的，当一颗大质量恒星到达其生命的尽头时，爆炸成一束光。持续时间较短的伽马射线暴是由两颗中子星的合并引起的，也就是所谓的千新星，或者中子星和黑洞的合并。
虽然GRB230307A持续了200秒，但科学家们看到余辉的颜色从蓝色变成了红色，这是千新星的标志。
“爆发本身实际上表明了一个持续时间很长的事件，它应该是一个正常的超新星类型的情况。但它有不同寻常的特点。它不太符合长爆发的模式，”哈特曼说。“事实证明，这种放射性云，那种千新星的余辉，里面有所有这些核合成指纹，是双星合并的标志。令人兴奋的是，使用韦伯望远镜识别出了一种化学指纹，我们原本预计这种指纹会出现在短爆发中，但在长爆发中却看到了它。”
中子星合并在元素形成中的作用
哈特曼说大爆炸产生了氢和氦。所有其他元素都是由恒星和星际介质中的过程产生的。
“其中一些大到足以爆炸，它们将这些物质返回到它们的气体环境中，然后形成新的恒星。所以，宇宙中有一个循环，使我们的碳、氮、氧等所有我们需要的东西更加丰富。”“我们称恒星为宇宙的坩埚。”
热核反应或核聚变使恒星发光。哈特曼说，这导致了更多重元素的相继产生。但当它变成铁时，就没有多少能量可以挤出来了。
那么，像金和铀这样的重元素是从哪里来的呢?
“重元素有着特殊的起源。有两个过程占主导地位。一种叫快速;另一种叫做慢。我们相信r过程发生在中子星合并中。”哈特曼说。
有限公司用观察证实理论部分证据
理论模型表明，千新星应该产生碲，但詹姆斯·韦伯太空望远镜探测到的光谱线提供了实验证据。光谱线是连续光谱中的暗线或亮线。它是由原子或离子内部的跃迁产生的。
哈特曼说:“我们认为这是一个相当安全的身份，但也不是没有合理怀疑，就像他们在法庭上所说的那样。”
该研究的详细结果可以在科学杂志《自然》上发表的题为“JWST观察到的致密物体合并中的重元素产生”的论文中找到。
有关这项研究的更多信息，请参见:
在巨大的空间爆炸中形成的生命必需元素韦伯第一次看到重元素的产生 探索Heavy-me 九亿光年之外的塔尔工厂参考:作者:Andrew J. Levan、Benjamin P. Gompertz、Om Sharan Salafia、Mattia Bulla、Eric Burns、Kenta Hotokezaka、Luca Izzo、Gavin P. Lamb、Daniele B. Malesani、Samantha R. Oates、Maria Edvige Ravasio、Alicia Rouco Escorial、Benjamin Schneider、Nikhil Sarin、Steve Schulze、Nial R. Tanvir、Kendall Ackley、Gemma Anderson、Gabriel B. Brammer、Lise Christensen、Vikram S. Dhillon、Phil a . Evans、Michael Fausnaugh、fwen -fai FongAndrew S. Fruchter、Chris Fryer、Johan P. U. Fynbo、Nicola Gaspari、Kasper E. Heintz、Jens Hjorth、Jamie A. Kennea、Mark R. Kennedy、Tanmoy Laskar、Giorgos Leloudas、Ilya Mandel、Antonio Martin-Carrillo、Brian D. Metzger、Matt Nicholl、Anya Nugent、Jesse T. Palmerio、Giovanna Pugliese、Jillian Rastinejad、Lauren Rhodes、Andrea Rossi、Andrea Saccardi、Stephen J. Smartt、Heloise F. Stevance、Aaron Tohuvavohu、Alexander van der Horst、Susanna D. Vergani、Darach Watson、Thomas Barclay、Kornpob Bhirombhakdi, elm
除了哈特曼之外，来自美国几所大学的研究人员以及来自荷兰、英国、意大利、日本、丹麦、西班牙、瑞典、澳大利亚、爱尔兰、法国、新西兰、加拿大、以色列、冰岛、捷克共和国和德国的科学家也参与了研究。