對星系演化的新分析發(fā)現(xiàn)，中子星碰撞不會產(chǎn)生先前假定的化學元素。研究還表明，當前的模型無法解釋宇宙中的黃金量，從而造成了天文學的神秘。該作品產(chǎn)生了一種新外觀的元素周期表，顯示了從碳到鈾的天然元素的恒星起源。

宇宙中所有的氫-包括地球上的每個分子-都是在大爆炸中產(chǎn)生的，大爆炸還產(chǎn)生了很多氦和鋰，但沒有其他東西。其余自然發(fā)生的元素是由恒星內(nèi)部發(fā)生的核過程產(chǎn)生的。質(zhì)量精確地控制著哪些元素是偽造的，但是它們在每顆恒星的最后時刻都被釋放到星系中—對于真正大的事物，或者像太陽風一樣的密集外流，對于與太陽處于同一類的事物而言，是爆炸性的。

“我們可以將恒星視為創(chuàng)造新元素的巨型壓力鍋，”合著者，來自澳大利亞ARC三維空間全天體物理學卓越中心(ASTRO 3-D)的卡拉卡斯副教授解釋說。

“產(chǎn)生這些元素的反應(yīng)還提供了使恒星明亮發(fā)光數(shù)十億年的能量。隨著恒星的衰老，隨著內(nèi)部溫度的升高，它們會產(chǎn)生越來越重的元素。”

人們認為，所有比鐵重的元素(例如th 和鈾)中有一半是由中子星(燒掉的太陽的剩余部分)相互碰撞而形成的。從理論上講，直到2017年才證實了中子星的長期碰撞。但是，現(xiàn)在，Karakas和其他天文學家小林千明(Chiaki Kobayashi)和瑪麗亞·盧加羅(Maria Lugaro)的最新分析表明，中子星的作用可能被高估了，而另一個恒星過程完全是造成這一現(xiàn)象的原因使大多數(shù)重元素。

卡拉卡斯說：“中子星合并在宇宙的早期沒有產(chǎn)生足夠多的重元素，現(xiàn)在，在140億年之后，它們現(xiàn)在仍然沒有。” “宇宙并沒有使它們足夠快地解釋它們在非常古老的恒星中的存在，總的來說，根本就沒有足夠的碰撞繼續(xù)說明當今周圍這些元素的豐富性。”

相反，研究人員發(fā)現(xiàn)，需要通過完全不同的恒星現(xiàn)象產(chǎn)生重元素-不尋常的超新星會在高速旋轉(zhuǎn)時坍塌并產(chǎn)生強磁場。這一發(fā)現(xiàn)是他們的研究中出現(xiàn)的幾個發(fā)現(xiàn)之一，該研究剛剛發(fā)表在《天體物理學雜志》上。他們的研究是首次根據(jù)第一性原理計算出從碳到鈾的所有天然元素的恒星起源。

研究人員說，這種新的模型將大大改變目前公認的宇宙演化模型。例如，我們建立了這個新模型來一次解釋所有元素，但發(fā)現(xiàn)了足夠的銀但沒有足夠的金。作者來自英國赫特福德郡大學的Kobayashi副教授。

“與觀察相比，該模型中銀的產(chǎn)量過高，而金的產(chǎn)量卻不足。這意味著我們可能需要確定一種新型的恒星爆炸或核反應(yīng)。” 該研究完善了先前的研究，這些研究計算了恒星質(zhì)量，年齡和排列在元素產(chǎn)生中的相對作用。例如，研究人員確定，小于太陽質(zhì)量八倍的恒星會產(chǎn)生碳，氮和氟，以及所有比鐵重的元素的一半。重量超過太陽質(zhì)量八倍的質(zhì)量恒星，也將在其壽命盡頭爆炸成超新星，產(chǎn)生許多元素，從碳到鐵，包括生命所需的大部分氧氣和鈣。

小林解釋說：“除了氫之外，沒有任何一種元素只能由一種恒星形成。”

“一半的碳來自垂死的低質(zhì)量恒星，但另一半來自超新星。鐵的一半來自大質(zhì)量恒星的正常超新星，但另一半需要另一種形式，即Ia型超新星。這些都是產(chǎn)生的。在低質(zhì)量恒星的雙星系統(tǒng)中。”

大質(zhì)量恒星的雙約束通過重力相反，可以轉(zhuǎn)化成中子明星。當它們相互碰撞時，撞擊會產(chǎn)生一些自然界中最重的元素，包括黃金。

但是，在新的模型上，這些數(shù)字根本不會累加。

卡拉卡斯說：“即使對中子星碰撞頻率的最樂觀估計，也無法解釋宇宙中這些元素的絕對含量。” “這真是令人驚訝?？雌饋硐袷窃趶姶艌鲋行D(zhuǎn)的超新星是其中大多數(shù)元素的真正來源。”

共同作者瑪麗亞·盧加羅(Maria Lugaro)博士曾在匈牙利的Konkoly天文臺和澳大利亞的莫納什大學任職，他認為失蹤的黃金之謎可能很快就會解決。她說：“預(yù)計包括歐洲，美國和日本在內(nèi)的世界各地的核設(shè)施都會有新發(fā)現(xiàn)，目前這些核設(shè)施的目標是與中子星合并相關(guān)的稀有核。” “這些原子核的性質(zhì)尚不清楚，但是它們在很大程度上控制了重元素豐度的產(chǎn)生。缺少金的天體物理問題確實可以通過核物理實驗解決。”

研究人員承認，未來的研究可能會發(fā)現(xiàn)中子星碰撞比迄今為止的證據(jù)更為頻繁，在這種情況下，中子星碰撞對構(gòu)成從手機屏幕到核反應(yīng)堆燃料的所有元素的貢獻可能會再次上調(diào)。

然而，目前看來，他們?yōu)閯⒑８冻龅腻X要少得多。