巴托斯,几十亿年前的中子星碰撞在地球上产生了相当数量的重元素

巴巴托斯救了散兵吗

救了。巴巴托斯救了散兵。巴托斯（Barbatos）是美国DC漫画旗下的角色，是黑暗多元宇宙的主宰者。巴巴托斯（Barbatos）初登场于《Dark Nights: Metal》（2017年）。由Scott Snyder和Greg Capullo创造。是黑暗多元宇宙的主宰者。自称是蝙蝠侠真正的父亲。

几十亿年前的中子星碰撞在地球上产生了相当数量的重元素

一个世纪以来，科学家们在理论上一直认为，我们宇宙中的金属是恒星核合成的结果。这一理论指出，在第一批恒星形成后，内部的热量和压力导致了硅和铁等较重元素的产生。这些元素不仅丰富了未来几代恒星(“金属丰度”)，而且还提供了行星形成的材料。

最近的研究表明，一些最重的元素实际上可能是双子星合并的结果。事实上，两位天体物理学家最近的一项研究发现，几十亿年前发生的两颗中子星之间的碰撞产生了相当数量的地球上最重的元素。其中包括黄金、铂和铀，它们后来成为地球形成的物质的一部分。

这项研究是由哥伦比亚大学的萨拉波斯·马拉卡（Szborcs Márka）教授和佛罗里达大学的伊姆莱·巴托斯（Imre Bartos）教授进行的。他们的发现发表在一项题为“附近的中子星合并解释了早期太阳系中的锕系元素丰度”的研究中，这项研究最近发表在《自然》科学杂志5月刊上。

根据科学共识，小行星和彗星是由太阳系形成过程中遗留下来的物质组成的。当这些碎片以陨石的形式来到地球时，它们携带着放射性同位素的痕迹，放射性同位素的衰变被用来确定小行星是何时产生的。对这些太空岩石的研究也可以揭示几十亿年前太阳系中存在的物质。

为了他们的研究，巴托斯和马拉卡对银河系进行了数值模拟，并将结果与在地球上回收的陨石的组成进行了比较。他们发现，大约46.5亿年前，在距太阳系约1000光年的宇宙附近，可能发生过一次中子星碰撞。

当时，我们的太阳系仍然是一个巨大的尘埃云和气体云，很快就会在其中心发生引力崩塌，从而产生了我们的太阳。大约一亿年后，地球和其他太阳系行星将由落入我们年轻的太阳的轨道中的原行星碎片盘形成。

他们估计，这一单一的宇宙事件产生了一些元素，这些元素将成为这个圆盘的一部分，它们现在约占地球最重元素的0.3%。其中大多数是以碘的形式存在的，碘是一种对生物过程至关重要的元素。在这方面，这一事件可能对太阳系中生命的出现也起到了作用。

为了透视这一事件，考虑到银河系的直径估计为10万光年。因此，这次碰撞和由此产生的爆炸发生距离我们很近的位置。事实上，研究小组指出，如果今天在同样的距离发生类似的事件，所产生的辐射将超过天空中的每一颗恒星。

这项研究特别有趣的是，它提供了对这一事件的洞察力，这一事件在地球和太阳系的 历史 和形成中是独一无二的，也是非常重要的。巴托斯总结说：“它照亮了我们太阳系的起源和组成过程，并将在化学、生物学和地质学等学科内发起一种新的 探索 ，以解决宇宙之谜。”

正如马拉卡所指出的，它还解决了科学家们对生命起源的一些更深层次的问题：“我们的结果解决了对人类的根本追求：我们从哪里来，我们要去哪里？当我们在寻求解释我们在宇宙中的位置时，当我们意识到我们已经发现了什么，以及它对未来意味着什么时，我们很难描述我们所感受到的激情。”

它还重申了卡尔·萨根(Carl Sagan)著名的一句话：“我们是宇宙认识自己的一种方式。我们身体的一部分知道我们来自哪里。我们渴望回归。我们可以，因为宇宙也在我们体内，我们DNA中的氮，牙齿中的钙，血液中的铁，苹果馅饼中的碳都是在恒星坍塌的内部制造的。我们是由恒星组成的。”

高能碰撞，威力巨大！中子星这般撞击可能产生太阳系最重元素

世界各地的天文台观察到发生在一对稠密的物体之间的高能碰撞，每一个物体都比太阳略大，但也仅仅一座城市那么大。一个相似的碰撞离我们很近可能导致太阳系产生一部分最重元素，并且科学家认为他们能知道发生时间。

（图为钚元素）

现在科学家认为这些二元中子星合并是宇宙中比铁重元素的重要来源。这些元素很稀有，但也是一类对人类极重要的元素。运用测量古代陨石中的残存物质，一组研究人员反向推导去定位其中一部分二元中子星合并的产生。

首先，研究人员出发去探讨他们所感兴趣是由中子星合并产生还是由超新星产生的主要为锔和钚的元素。超新星是恒星处于相对频繁的爆炸过程而出现的，然而根据发表在《自然》杂志上的论文看来，中子星只会在我们的银河系中经历很多次甚至百万年才能合并。这意味着，如果你回首过去，这些元素的丰度会到达尖峰如果他们是由中子星产生的，或者由超新星产生并保持了相对恒定。

锔和钚是放射性元素，并会衰变为更稳定元素。当最早的陨石形成时，他们捕获了部分衰变为更稳定的元素。这些陨石中衰变产物的相对丰度让科学家回溯并确定当初始元素形成时陨石的大概年龄。

当巴托斯和哥伦比亚大学教授萨尔博.克斯马尔卡对于之前从这些陨石上收集的数据进行计算，他们发现这些元素到达尖峰丰度的时间大概是太阳系形成的8000万年前，即我们现在所处的地方还只是一团气体和尘埃。这是推断出的单一事件，可能是中子星一千光年前合并产生在太阳系的最大份额的锔和预计三分之一的钚。这只占太阳系快过程元素总数的一小部分，但是“在银河的 历史 中有着许多中子星合并。”巴托斯说道。

（图为两颗中子星在太阳系附近碰撞）

这是一项很酷的研究。“‘这些元素’只是宇宙百分之一的一小部分，但是他们在很多方面都对我们很有用，”哥伦比亚大学教授及天文学家大卫.赫尔芬德这样告诉吉兹莫多，“仅仅知道他们来自哪里就能帮助我们在宇宙中体会多一点家的感觉。”

需要注意的是这些结果是基于间接测量建模的，而且我们对于中子星碰撞的知识和快过程仅来自于一次实验观测。虽然不太看可能，但也许另一种甚至更混乱的高能事件产生了这些元素。巴托斯对吉兹莫多说下一步是测量更多有着未知衰变的元素，创建更好的模拟，并且不可少的，去观察更多中子星碰撞。幸运的是，激光干涉引力波观测台和室女座引力波天文台都已升级并且开始删除来自碰撞黑洞的或者也许是更多的中子星的信号。

巴托斯很好奇这些结果是如何把这么多不同的领域结合起来的，从地球科学到天体物理再到化学。“在这项工作中，通过连接各领域，我们希望开始更大的努力来共同使用这些信息。”

相关知识

中子星（英语：neutron star），是恒星演化到末期，经由引力坍缩发生超新星爆炸之后，可能成为的少数终点之一。恒星在核心的氢、氦、碳等元素于核聚变反应中耗尽，当它们最终转变成铁元素时便无法从核聚变中获得能量。失去热辐射压力支撑的外围物质受重力牵引会急速向核心坠落，有可能导致外壳的动能转化为热能向外爆发产生超新星爆炸，或者根据恒星质量的不同，恒星的内部区域被压缩成白矮星、中子星或黑洞。

作者: Ryan F. Mandelbaum

FY: 濯古桓桓

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