天文學(xué)家觀察到中子星碰撞產(chǎn)生千新星,揭開金和其他重元素的起源

黃金一直以來都是被人們視為極其珍貴的貴金屬,而你所佩戴的黃金珠寶可能是在數(shù)百萬或數(shù)十億光年外的宇宙中經(jīng)過劇烈碰撞形成的。近期的一項研究試圖深入了解這一過程。


科學(xué)家發(fā)現(xiàn),只有中子星合并這個特定地點才能夠產(chǎn)生足夠條件以啟動宇宙中的一系列核融合反應(yīng),從而生成包括黃金、在內(nèi)的重元素。中子星合并是迄今為止唯一觀測到的能夠產(chǎn)生高密度高溫度的事件,而這些恰恰是黃金形成所需的快速中子俘獲過程所必需的條件。

一篇發(fā)表在《歐洲物理雜志 D》的新研究論文中,來自耶拿亥姆霍茲研究所的博士后研究員安德烈-邦達(dá)列夫、來自羅馬的博士后研究員詹姆斯-吉蘭德斯及其團(tuán)隊,通過研究千新星AT2017gfo的光譜,尋找其中禁止躍遷引起的光譜特征,以探索這些重元素的起源。

邦達(dá)列夫表示:“我們的研究已經(jīng)證明,精確的原子數(shù)據(jù)對于千新星的分析非常重要,尤其是對于那些元素中禁用磁偶極子和電四極子躍遷的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)目前大部分尚未得到具體了解。通過使用線性化耦合簇和構(gòu)型相互作用的方法,我們計算出了單電離錫中大量能級和它們之間的多極躍遷速率,從而生成了一個可供未來天體物理分析使用的原子數(shù)據(jù)集。

研究團(tuán)隊的研究結(jié)果表明,單電離錫基態(tài)雙態(tài)電平之間的磁偶極轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了千新星AT2017gfo發(fā)射出的特定可觀測特征。

吉蘭德斯解釋說:“盡管這一特征與AT2017gfo光譜中的任何其他突出特征都不匹配,但它仍然可以作為未來探測千新星事件的依據(jù)。隨著我們能夠確定的元素越多,我們就越接近于對這些不可思議的宇宙爆炸事件的理解?!?br>

研究團(tuán)隊指出,千新星事件是最近才被觀測到的現(xiàn)象,直到2017年才首次獲得光譜觀測結(jié)果。而像這項研究提供的更精確的原子數(shù)據(jù)對于更好地理解與中子星合并相關(guān)的爆炸碰撞非常重要。

吉蘭德斯總結(jié)道:“我們希望我們的工作能夠在某種程度上推動對宇宙中最重元素產(chǎn)生過程的理解。我們渴望發(fā)現(xiàn)更多新的千新星事件,并獲得更多相關(guān)的新觀測數(shù)據(jù),這將有助于我們更深入地了解這些事件。

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