中子星合併事件的發生頻率，在過去銀河系的演化中扮演什麼角色？

作者：文/虞子期

從地球到太陽系，從太陽繫到銀河系，這是一個由近及遠、由小及大的空間概念。對於宇宙中這些空間的現階段狀態，我們中的很多人都略知一二。但對於它們的過去和不曾企及的未來，則還有層層神秘的面紗等著我們去揭開。比如，是否有一個事件，對早期太陽系中發現的重要元素產生影響？過去銀河系發生中子星合併事件的頻率，在其演化中扮演了什麼樣的角色？

中子星碰撞對早期太陽系的影響

科學家們表示，已經發現了數十億年前兩顆超中子星碰撞的證據，並且足夠的金、鈾以及其他重質元素與地球所有海洋質量相等，或許數十億年前的兩顆中子星碰撞正好形成了太陽系。如果同樣的時間發生在現在，這樣的爆炸所產生的光能夠超越整個夜空，包括地球上的生命也都難以幸免於難。

通過現在的研究成果，周期表之中大於鐵的大部分金屬元素和其他元素的形成時間，應該都是在中子星碰撞的災難性後果中產生，而超新星爆炸後所遺留下來的恆星核心則是中子星。天體物理學家伊姆雷巴托斯是該研究的第一作者，他表示之前也不曾想到這樣一個事件，居然會影響早期太陽系中發現的大部分重元素。

古代隕石和中子星碰撞有何關聯

在這項研究中，科學家們第一次探測到了距離我們1.3億光年遠的地方，這也是該次中子星合併事件所發生的地方，這對於我們一般人而言，聽上去就是一個很遙遠的距離。但這和研究人員們所預計的間隔距離相比還是近了很多。於是，科學家們開始聯想，這樣的事件發生在我們身邊的可能性，比如它可能發生在太陽系附近嗎？

古代隕石的歷史數據為研究人員們帶來了重要信息，科學家們順著這些隕石的起源追溯到了大約46億年前的早期太陽系。根據元素的同位素具有彼此不同的中子數，而在這些隕石中又留下了放射性同位素的痕迹，所以這些放射性同位素則很可能產生中子星碰撞。在之前的研究中，曾推斷這些同位素會因為時間的推移而衰變，並且會有相應的副產物產生。而在太陽系中，不再存在中子星合併所產生的相對較短壽命的放射性同位素。

而後，科學家們分析了古代隕石之中那些副產物的丰度，藉此去推斷出它們被創造出來的時間，以及它們的母同位素又應該是在何時進入的太陽系。與此同時，科學家們更是開發了銀河系的計算機模型，將這些同位素種植太陽系，從而查看那些可能發生中子星碰撞事件的地方。

終於，研究人員發現了太陽系中大量重元素的可能起源，即8000萬年之前（太陽系誕生前）所發生的單個中子星碰撞事件之中。通過合併後的材料數量，他們將這次合併發生的時間建議為：距離最終形成太陽系的天然氣和塵埃雲中大約1000光年，而銀河系的直徑約為10萬光年。

已觀測黑洞以外密度最大的星體

根據科學家們到現階段的探索和研究，除了黑洞以外密度最大的星體便是中子星。這是恆星末期由重力崩潰發生超新星爆炸的少數終點之一。它的質量在終結時也沒有達到可以形成黑洞，是介於黑洞體和白矮星之間的一種星體，它的密度可以比地球上的任何物質都大很多倍。在宇宙中存在著這樣一個推論，那就是中子星不一定是脈衝星，而絕大多數脈衝星卻都是中子星，即中子星是否是脈衝星的關鍵，在於其是否有脈衝。

恆星的最終狀態也並不是中子星，隨著溫度和能量消耗的變化，中子星也會進一步演化直到其角動量也消耗殆盡，最後變成了不發光的黑矮星。中子星的能量輻射很強，可以達到太陽的100萬倍，如果按照我們目前世界上的用電情況，它一秒的輻射能量如果完全轉化為電能，便夠我們的地球使用幾十億年。

而中子星的前身，通常都是質量達到太陽10-29倍的恆星，只是因為在爆發坍塌的過程中產生了龐大的壓力，使得其物質結構發生了翻天覆地的變化。在這個過程中，它的原子外殼和原子核都被壓迫，就連原子核中的質子和中子也被擠出來，然後質子和電子聚集在一起結合成了中子，當所有中子擠在一起才形成了中子星。在中子星上，每立方厘米的物質都能達到一億、甚至是十億噸的重量。

對銀河系演化產生影響的重要角色

太陽系中大約11億億噸的那些重要元素，都是由這個古老的中子星合併所提供。而像超新星的恆星爆炸這樣的現象，則可以產生周期表上比鐵更重的元素，但是，那些元素所產生的元素模式和古代隕石則是完全不同的。

科學家們表示，如果該中子星合併事件發生在如今和地球相同的距離條件下，那麼它將會像新月一樣明亮，似乎被擠到一點，比整個夜空更加璀璨而明亮。如果是在白天，它甚至將比太陽的亮度更強，並且持續的時間可以達到一周左右。

但是，如果我們星球很不幸的遭遇了這次中子星碰撞所造成的黑洞極點，那將是另外一番災難局面。因為在這場合併發生的不久之後，將會有一種被稱為伽馬射線的東西會爆發巨大的爆炸，並且還是從黑洞的兩級爆發。儘管這樣的爆炸持續時間可能大約只有一秒鐘，但其釋放的能量卻可能比太陽整個生命周期中的輻射更多。

當這樣的爆發導致伽馬射線撞擊了地球，高層大氣在吸收它們的同時，還會產生紫外線，此時，附近的伽馬射線爆發將導致一場大規模滅絕。但有一點很幸運，中子星合併在銀河系發生的時間周期為大約十萬年，而附近發生的那些就更難以得見。簡而言之，我們並不會以任何方式處在任何直接性的危險中。所以，要了解它們在銀河系的演化中扮演了怎樣的角色，科學家們首要的任務，那就是研究銀河系過去發生中子星合併事件的頻率。

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