原來80％的重元素都是在這種宇宙天體結構中產生的！

一項新的研究發現，宇宙中大部分的金、鈾和其它重元素都是由快速旋轉的坍縮恆星產生的。

宇宙中最輕的三種元素——氫、氦和鋰——誕生於宇宙最早期的時刻，即大約在大爆炸後一分鐘左右。而元素周期表上一直排到鐵的元素大多都是後來在恆星核心中鍛造出來的。

然而，元素周期表上那些比鐵重的元素，如金和鈾，是如何產生的呢?這一直是個謎。此前的研究提出了一個關鍵線索：原子核通常需要快速吸收中子，這種現象被稱為「r過程」。

「這對於我來說很奇妙，即使在我們慶祝元素周期表誕生150周年的今年，我們仍然不太明白宇宙中的重元素是怎樣創造出來的，」研究報告的主要作者丹尼爾?西格爾說，他還是滑鐵盧圓周理論物理研究所的理論物理學家，他說，這些元素包括「金、鉑和我們的攜帶型電子產品中的稀土元素」。

2017年，藉助LIGO和室女座引力波天文台探測到的時空結構波紋，天文學家探測到了中子星之間的碰撞。中子星是高密度富含中子的大型恆星屍體，是大型恆星在超新星的災難性爆炸中死亡後形成的。引力波的發現使研究人員認為，大多數r過程的元素都是在合併中子星爆炸產生的物質繭中形成的。

研究人員在2017年發現的中微子與恆星的碰撞最後產生了一個黑洞。先前的研究表明，那次合併產生的r過程元素的主要來源是在黑洞周圍形成的碎片吸積盤。

西格爾說：「我們立即意識到，在完全不同的天體物理系統中也可以會發現同樣的物理現象。」

研究人員開發了模擬坍縮星吸積盤的計算機模型，這些坍縮星在坍縮的同時也會快速旋轉，最後走向滅亡，變成一場超新星爆炸或者一個黑洞。

西格爾說：「我們發現，在這些吸積盤中，有很多物質圍繞著新誕生的黑洞。他說，在這些吸積盤高溫度、大密度的最深處，電子、正電子和中微子之類的粒子會相互作用，使質子轉化為中子，從而產生「形成金和鉑等重元素所需的初始條件」。

坍縮星比中子星合併更為罕見。然而，研究人員說，坍縮星噴射出的物質越多，意味著它們排出的r過程元素比中微子與恆星碰撞產生的r過程元素也就越多。

西格爾說：「我們在研究中發現，坍縮星應該產生了銀河系中至少80%的重元素，剩餘的大概20%則來自於中子星合併。」

西格爾說，在未來，研究人員希望研究元素如何在其他類型的吸積盤中產生，比如由強磁化恆星產生的超新星。他補充說：「我們還想探索我們工作的宇宙學意義——即我們的研究結果對星系的化學進化和聚集有什麼啟示。」

西格爾和他在紐約哥倫比亞大學的同事珍妮弗·巴恩斯和布萊恩·梅澤爾於5月8日在《自然》雜誌網路版上詳細介紹了他們的發現。

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