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微型黑洞内毁灭中子星过程中或制造出黄金等重元素

时间:2017-09-28 10:10:50 来源:新浪科技 评论:0 点击:0
宇宙中最重的元素是如何形成的仍是一个未解之谜,目前一些研究人员认为,他们可能找到了答案,这些重元素可能形成于微型黑洞毁灭中子星内部的过程中。  宇宙中最重的元素是如何形成的仍是一个未解之谜,目前一些研究人员认为,他们可能找到了答案,这些重元素可能形成于微型黑洞毁灭中子星内部的过程中。

  新浪科技讯 北京时间9月28日消息,据国外媒体报道,目前,一项最新理论模型表明,微型黑洞从其内部毁灭中子星,可能会制造出重元素,其中包括贵重的黄金。

  宇宙中最重的元素是如何形成的仍是一个未解之谜,目前一些研究人员认为,他们可能找到了答案,这些重元素可能形成于微型黑洞毁灭中子星内部的过程中。像这样的过程将有助于解决其它宇宙难题,例如:神秘伽马射线和射电爆的起源。

  宇宙中最轻的三种元素:氢、氦和锂,诞生于宇宙最初期阶段——大爆炸之后的瞬间,最重的元素,例如:铁,是后期较轻元素原子核与自由漂浮质子和中子融合形成的。“核合成(nucleosynthesis)”通常被认为是在极端温度和压力条件下发生的,出现在恒星内部或者超新星爆炸死亡过程之中。

  研究报告合著作者、美国加州大学洛杉矶分校理论物理学家亚历山大·库先科(Alexander Kusenko)说:“然而宇宙中黄金、铂和铀等重元素在何处形成仍是一个未解谜团,我们知道这一过程涉及到许多中子。”

  制造宇宙最重元素的极端状况出现在超新星爆炸过程,但这是非常罕见的情况。当前核合成模型面临着解释一些最重元素广泛存在的重大挑战,尤其是这些最重元素出现在矮星系网罟座II,该星系中的恒星富含大量重元素。

  目前,研究人员猜测,宇宙中最重元素可能是早期宇宙诞生时在黑洞的帮助下形成。科学家认为,黑洞通常形成于超大质量恒星超新星爆炸死亡过程,而黑洞的质量大约与一颗恒星质量相近。然而之前著名物理学家史蒂芬·霍金提出,宇宙大爆炸之后,当新生宇宙致密区域在自身引力下坍缩,大量小型黑洞形成不足一秒钟。

  在这项最新研究中,研究人员认为“原生黑洞(primordial black holes)”会与中子星发生碰撞,中子星几乎完全是由中子构成,并且非常密集,中子星一茶匙质量相当于10亿吨重量,原生黑洞将沉入中子星中心区域,从其内部吞噬它们,导致它们发生内爆。库先科指出,非常罕见的中子星坍塌过程将产生宇宙最重元素,同时,如果原生黑洞数量非常充分,在黑洞与中子星碰撞中将产生大量重元素。

  科学家将这项最新研究报告发表在8月7日出版的《物理评论快报》杂志上。研究报告合著作者、美国加州大学洛杉矶分校理论物理学家弗拉基米尔·塔克赫斯托夫(Volodymyr Takhistov)称,如果发生这样的内爆,将有助于解释天文学其它重大谜团。例如:研究人员猜测神秘伽马射线可能源自银河系内核,是内爆中子星放射性碎片产生反物质的结果。此外,中子星坍塌的最终阶段令人感到迷惑,大约十年前发现强烈的射电波,即所谓的“快速射电爆”,其1秒时间内释放的能量远大于太阳1个月内释放的能量。

  然而,德国马克斯·普朗克天体物理研究所理论物理学家汉斯·托马斯·詹卡(Hans-Thomas Janka)指出,原生黑洞内爆中子星残骸具有“较高的可能性”,我们既不知道原始黑洞是否存在,也不知道它们中有多少填补了星系和矮星系的中心空间,我们也不知道如果这些原始黑洞被中子星捕获,将喷射出多少质量。

  詹卡强调称,未来研究需要更详细地计算,从而了解那些捕捉黑洞的中子星是否喷射大量物质。同时,他还指出,宇宙制造大量最重元素的其它方式还包括:中子星之间合并、或者中子星和中等质量黑洞发生合并。

  加拿大圆周理论物理研究所理论物理学家约瑟夫·布拉曼特(Joseph Bramante)称,最新观测的引力波将帮助科学家研究未来几年不同类型的致密天体。布拉曼特和他的同事美国俄亥俄州立大学蒂姆·林登(Tim Linden)研究认为,暗物质粒子如果存在,也会导致中子星出现内爆。幸存的是,最新观测结果在探测整个粒子暗物质类型和原生黑洞模型时,会获得大量的收获。