大自然的炼金术士

摘要: 黄金的起源。

12-12 17:45 首页 星空天文

黄金的起源。

这是艺术家的想像图,描绘了两颗互相回旋着逐渐靠近的中子星在发生碰撞前的那一刻。Dana Berry / APOD / NASA


我们首饰中的大部分黄金,确实是一件来自宇宙的珍贵纪念品。太阳系黄金的平均浓度,和早期宇宙、恒星制造过程,甚至于典型超新星爆发过程生产出来的黄金浓度相比,都是偏高的。


一种被广泛接受的假说是,像黄金这样的富含中子的重元素,更容易在某种罕见的富含中子的爆发过程中产生。而此类爆发中最典型的,莫过于中子星间的碰撞。


中子星,是大质量恒星死后留下的残骸。它是恒星的内核在超新星爆发后,经过进一步坍缩形成的致密天体。


能够留下中子星的恒星质量至少在太阳的1.44倍以上。这个极限被称为钱德拉塞卡极限。低于这个极限,恒星内核只会形成白矮星。但这颗恒星的质量也不会高于太阳的3.2倍。这个极限被称为奥本海默-沃尔可夫极限。超过这个极限,恒星内核将变成黑洞。

一颗典型中子星的质量在太阳的1.35倍至2.1倍之间。它们的密度极高。在强大的坍缩过程中,白矮星物质中的电子被压进质子,质子因此变成中子。1立方厘米中子星物质的质量可达10亿千克。中子星的体积非常小,半径通常不会超过20千米。质量越大的中子星,所要经受的坍缩过程越剧烈,因此往往体积更小。


中子星表面的重力极强,至少是地球表面的2千亿倍以上。中子星表面的逃逸速度可达光速的50%。一个70公斤重的人如果坠落到中子星表面,释放出的能量相当于2亿吨TNT。


中子星的自转速度极快。这是因为它继承了原有恒星的大部分角动量,而体积却收缩得极小。中子星的自转周期快的可达几百万分之一秒,慢的也有几十秒。由于磁轴和自转轴的不重合,中子星产生的无线电波等辐射,如果能够到达地球,就会像脉冲一般有规律。因此这样的天体又被称为脉冲星。


中子星相撞时,部分星体会向外飞溅,并在此过程中发生中子的快速吸收现象。一些原子核在吸纳了额外的中子之后,就会变成更重的元素,比如黄金,散布到周围的宇宙中。


中子星的碰撞会产生引力波,也可能会发生短时伽马暴。它是宇宙间威力最大的爆发现象之一。


(部分资料引自维基百科)


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