目前,一項最新理論模型表明,微型黑洞從其內部毀滅中子星,可能會制造出重元素,其中包括貴重的黃金。
宇宙中最重的元素是如何形成的仍是一個未解之謎,目前一些研究人員認為,他們可能找到了答案,這些重元素可能形成于微型黑洞毀滅中子星內部的過程中。像這樣的過程將有助于解決其它宇宙難題,例如:神秘伽馬射線和射電爆的起源。
宇宙中最輕的三種元素:氫、氦和鋰,誕生于宇宙最初期階段——大爆炸之后的瞬間,最重的元素,例如:鐵,是后期較輕元素原子核與自由漂浮質子和中子融合形成的。“核合成”通常被認為是在極端溫度和壓力條件下發生的,出現在恒星內部或者超新星爆炸死亡過程之中。
研究報告合著作者、美國加州大學洛杉磯分校理論物理學家亞歷山大·庫先科說:“然而宇宙中黃金、鉑和鈾等重元素在何處形成仍是一個未解謎團,我們知道這一過程涉及到許多中子。”
制造宇宙最重元素的極端狀況出現在超新星爆炸過程,但這是非常罕見的情況。當前核合成模型面臨著解釋一些最重元素廣泛存在的重大挑戰,尤其是這些最重元素出現在矮星系網罟座II,該星系中的恒星富含大量重元素。
目前,研究人員猜測,宇宙中最重元素可能是早期宇宙誕生時在黑洞的幫助下形成。科學家認為,黑洞通常形成于超大質量恒星超新星爆炸死亡過程,而黑洞的質量大約與一顆恒星質量相近。然而之前著名物理學家史蒂芬·霍金提出,宇宙大爆炸之后,當新生宇宙致密區域在自身引力下坍縮,大量小型黑洞形成不足一秒鐘。
在這項最新研究中,研究人員認為“原生黑洞”會與中子星發生碰撞,中子星幾乎完全是由中子構成,并且非常密集,中子星一茶匙質量相當于10億噸重量,原生黑洞將沉入中子星中心區域,從其內部吞噬它們,導致它們發生內爆。庫先科指出,非常罕見的中子星坍塌過程將產生宇宙最重元素,同時,如果原生黑洞數量非常充分,在黑洞與中子星碰撞中將產生大量重元素。
科學家將這項最新研究報告發表在8月7日出版的《物理評論快報》雜志上。研究報告合著作者、美國加州大學洛杉磯分校理論物理學家弗拉基米爾·塔克赫斯托夫稱,如果發生這樣的內爆,將有助于解釋天文學其它重大謎團。例如:研究人員猜測神秘伽馬射線可能源自銀河系內核,是內爆中子星放射性碎片產生反物質的結果。
此外,中子星坍塌的最終階段令人感到迷惑,大約十年前發現強烈的射電波,即所謂的“快速射電爆”,其1秒時間內釋放的能量遠大于太陽1個月內釋放的能量。
然而,德國馬克斯·普朗克天體物理研究所理論物理學家漢斯·托馬斯·詹卡指出,原生黑洞內爆中子星殘骸具有“較高的可能性”,我們既不知道原始黑洞是否存在,也不知道它們中有多少填補了星系和矮星系的中心空間,我們也不知道如果這些原始黑洞被中子星捕獲,將噴射出多少質量。
詹卡強調稱,未來研究需要更詳細地計算,從而了解那些捕捉黑洞的中子星是否噴射大量物質。同時,他還指出,宇宙制造大量最重元素的其它方式還包括:中子星之間合并、或者中子星和中等質量黑洞發生合并。
加拿大圓周理論物理研究所理論物理學家約瑟夫·布拉曼特稱,最新觀測的引力波將幫助科學家研究未來幾年不同類型的致密天體。布拉曼特和他的同事美國俄亥俄州立大學蒂姆·林登研究認為,暗物質粒子如果存在,也會導致中子星出現內爆。幸存的是,最新觀測結果在探測整個粒子暗物質類型和原生黑洞模型時,會獲得大量的收獲。
- 本文由 米粒在線 發表于 2017年9月28日13:16:17
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