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天文学家第一次发现了由两个中子星合并而成的
发布时间:2019-11-19    信息来源:未知    浏览次数:

  这一发现为发生这种r过程的环境之谜提供了新的启示。天文学家团队,包括FAIR和GSI的科学家在内,现已明确证明,两个中子星的融合为该过程创造了条件,并充当了培育新元素的反应堆。

  金,铅和铀等重元素的来源尚未完全阐明。大爆炸已经形成了大量最轻的元素(氢和氦)。恒星核心中的核聚变也是从氦到铁质量范围内公认的原子源。

  为了产生更重的原子,科学家怀疑将自由中子附着到已经存在的构件上的过程。这种机制的快速变体是所谓的r过程(r代表快速)或快速中子捕获。当前,正在进行研究以确定哪些物体可能是发生该反应的部位。到目前为止,可能的候选者是稀有类型的超新星爆炸和稠密的恒星残留物如双中子星的合并。

  来自海德堡马克斯普朗克天文学研究所(MPIA)的国际天文学家团体(CamiaJuul Hansen)的大量参与,现已发现锶元素的特征,该元素是由r过程在两个中子星爆炸性融合过程中由r过程形成的。 。平均有88个核子,其中38个是质子,它比铁重。

  Almudena Arcones教授和Privatdozent Andreas Bauswein教授还参与了《自然》杂志的出版。除了在FAIR和GSI的理论物理研究部门从事活动外,他们还活跃于达姆施塔特技术大学和海德堡大学,这是FAIR和GSI的合作大学。他们为出版物提供了宝贵的估计。r过程的过程和特性是目前在达姆施塔特(Darmstadt)正在建设的未来FAIR加速器设施要研究的重要研究问题之一。

  爆炸性合并产生了猛烈的膨胀壳,其移动速度为光速的20%到30%。它由新形成的物质组成,仅锶就约占5个地球质量(1个地球质量= 61024 kg)。因此,研究人员首次提供了明确的证据,证明这种碰撞为形成重元素的r过程提供了条件。此外,这是中子星由中子组成的第一个经验证明。

  r过程确实非常迅速。每秒,有超过10中子流过一平方厘米的区域。衰变将一些累积的中子转变为质子,分别发射一个电子和一个反中微子。这种机制的特殊方面是,中子结合形成大化合物的速度快于新形成的团块的破碎。这样,甚至重元素也可以在不到一秒钟的时间内从单个中子中生长出来。

  使用欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)(ESO),科学家获得光谱以下引力波信号GW170817的在2017年八月的壮观发现除了伽玛射线脉冲串,所述kilonova AT2017gfo,在余辉放射性过程产生的可见光在同一位置出现,最初亮度急剧增加后几天就消失了。另一组研究人员于2017年对光谱进行了首次分析,未得出关于反应产物组成的明确结果。

  汉森博士和她的同事们基于创建合成光谱并对观察到的光谱建模的基础上进行了重新评估,这些光谱以四天的间隔记录,每间隔一天。光谱表明物体的初始温度约为3700 K(约3400C),随后几天逐渐褪色并冷却。在350和850 nm波长处的亮度缺陷非常明显。这些就像在光谱的这些部分吸收光的元素的指纹。

  考虑到由多普勒效应引起的吸收线的蓝移,合并事件产生后会发生扩展,因此研究小组使用了三种越来越复杂的方法来计算大量原子的光谱。由于这些方法均产生一致的结果,因此最终结论是可靠的。事实证明,只有通过r过程产生的锶才能解释光谱中吸收特征的位置和强度。

  汉森总结说:“这项工作的结果是解密重元素及其宇宙来源的核合成的重要一步。”“只有将引力波天文学的新学科与电磁辐射的精确光谱结合起来,才有可能。这些新方法为进一步了解r过程的性质提供了希望。”

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