近报 -23版:新知-2017年09月29日

　　宇宙重元素从哪里来

　　氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖,钠镁铝硅磷……”对于大多数人而言,化学“元素周期表”肯定不陌生。然而,宇宙中除了氢和氦之外,其他重元素是如何形成的却还是一个未解之谜。
　　目前科学界普遍认为,一些重元素由氢与氦通过恒星内部核聚变反应产生。而恒星爆发成为超新星之后,又形成了另外一些重元素。然而,一项新理论模型表明,微型黑洞从其内部毁灭中子星,可能也会制造出重元素,其中包括贵重的黄金。
重元素诞生于超新星爆发
　　大质量恒星核心核聚变产生了铁及其之前的重元素之后,恒星会剧烈坍缩形成超新星爆发,恒星中的铁元素在高温高压下,与自由中子、电子、质子等发生反应,产生铀之前的所有重元素。
　　目前科学界主流观点认为,在宇宙大爆炸之后的一段时期内,空间中充满了氢和氦这样最常见的轻元素,而宇宙中的一部分重元素来自于恒星内部的核聚变。
　　恒星诞生初期能量全部来源于氢聚变成氦。恒星对抗自身引力坍缩的能量来源就是聚变。当大质量的恒星上的氢燃烧完之后,会在自身引力作用下发生坍缩,这一过程会使得核心温度和压力大幅升高,然后达到发生氦聚变的条件,生成碳和氧。当氦逐渐消耗,恒星又开始坍缩,温度和压力进一步升高,碳、氧就聚变生成硅。然后同理,硅聚变生成铁,由于铁聚变产生的能量得不偿失,于是聚变的链条到铁就停止了。此时恒星最外到最里层依次是氢、氦、碳、硅、铁。
　　科学家指出,大质量恒星在产生铁核心之后,由于聚变反应的停止,核心会发生剧烈的引力坍缩,形成超新星爆发,铁元素会在极高的温度和压力下,与自由中子、自由电子、质子及其他原子核发生反应,产生出92号元素铀之前的所有重元素,并随着超新星爆发将它们扩散到宇宙空间中去。
中子星碰撞造就重元素
　　两颗中子星发生碰撞,一部分物质会被抛入太空,这些物质中富含中子,很多中子射向“种子核子”,这样便会形成原子量越来越大的元素。
　　中子星是恒星衰亡并发生超新星爆发之后残留的遗骸,其密度极高。直径数百公里的一颗中子星,质量可以和太阳一样甚至更高。在地球上,如果你拿着一勺中子星物质,那么这一勺子物质的重量将达到50亿吨。
　　尽管绝大部分中子星都孑然一身,但也会有两颗中子星组成双星系统,它们可以在一起相互绕转数十亿年,但是在这一过程中会逐渐相互靠近,直到有一天,这两颗中子星终于陷入毁灭性的相撞。
　　美国哈佛史密松天体物理中心的科学家艾多·贝格说,这时候两颗中子星的绝大部分物质会发生进一步坍缩,形成黑洞,而另外一部分物质会被抛入太空。这些物质中富含中子,这样便会形成原子量越来越大的元素。
黑洞成为重元素来源
　　原生黑洞从内部消耗中子星,使中子星收缩自转变快,最终导致一些部分甩离本体,这些富含中子的分离部分,很可能就是重元素的来源。
　　还有研究人员猜测,宇宙中的重元素(如金、银、铂和铀)可能是早期宇宙诞生时在黑洞的帮助下形成的。
　　在宇宙大爆炸时,其异乎寻常的力量会把一些物质挤压得非常紧密,形成了“原生黑洞”。这种黑洞并不是由恒星坍缩而形成的。理论上,原生黑洞比普通黑洞更小,甚至小到肉眼无法看到。
　　研究人员认为原生黑洞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,原生黑洞将沉入中子星中心区域,从其内部吞噬它们。这个过程可能会持续1万年左右。之后,中子星随着自身的收缩,自转会变得越来越快,最终导致一些小的部分被甩离本体。而这些富含中子的分离部分,很可能就是重元素的来源。据《科技日报》