中子星碰撞首次在JWST中锻造重金属

当两颗中子星在十亿光年之外相互撞击时产生的千新星爆炸被证明是稀有重元素的工厂。

这是詹姆斯韦伯太空望远镜第一次探测到这样的事件;而且，在2023年3月7日出现的巨大伽马射线暴之后，望远镜的数据揭示了碲– 一种太重的稀有金属，无法通过融合过程在恒星的心脏中锻造。

还有人建议使用其他金属，例如钨和硒。研究人员说，这一发现证实了中子星合并是重元素的来源，这是我们的宇宙如何制造物质并将其传播到太空的重要组成部分。

“已知的千新星只有少数几个，这是我们第一次能够用詹姆斯韦伯太空望远镜观察千新星的后果，”天体物理学家安德鲁·莱万说领导分析的拉德堡德大学。

他补充道，“自德米特里·门捷列夫写下元素周期表以来仅150多年，我们现在终于能够开始填补所有东西产生的最后空白。

星星是相当美妙的东西，真的。他们利用构成宇宙大部分可见物质的氢，一遍又一遍地将其原子粉碎在一起，制造更重的元素：氢变成氦，然后那些较重的原子变成更重的原子，一直到铁。

不过，这就是恒星的聚变引擎耗尽魅力的地方。铁融合成更重的元素需要比释放的能量更大的能量消耗，使恒星在自身引力的重量下走上了一条通往卡布姆的道路。

但这种高能爆炸也可以产生一系列核反应，其中原子核与松散的中子碰撞，合成更重的元素。

反应需要足够快地发生，以便在更多的中子被添加到原子核之前，放射性衰变没有机会发生。这意味着它需要发生在有很多自由中子漂浮的地方 - 比如在超新星或千新星内。这种特殊的核合成过程被称为快速中子捕获过程，或R 进程.

当2017年首次观察到两颗中子星相撞时，后果证实千新星产生r过程元素。科学家检测到锶的存在，元素周期表上的第38个元素。

今年三月，当一场名为GRB230307A的伽马射线暴被发现耀斑时，科学家们立即关注以仔细观察。GRB230307A确实非常壮观 - 有史以来最亮的伽马射线暴之一，比典型和典型明亮1000倍亮度提高一百万倍以上比整个银河系还要大。

它的持续时间也异常长，大约200秒。这种长时间被认为是千新星的特征 - 超新星伽马射线暴的持续时间要短得多。多波长观测证实了这一点：爆发后的情况与千新星的起源一致。

由于千新星是r-过程元素的已知来源，天文学家要求用红外JWST查看爆炸源。

4月5日，他们将望远镜转向辉光，当时辉光具有重要的红外成分，并收集了光谱。

这些数据揭示了元素周期表上的第52种元素碲的存在。这是相当沉重的。这意味着在中子星碰撞的膨胀喷射物中可能存在其他r过程元素，尽管需要更多的观测来证实这一点。

值得注意的是，爆炸发生在一个非常奇怪的地方：在星系际空间，距离最近的星系12万光年。研究人员确定，这个星系可能是两颗中子星起源的地方，是正常的大质量恒星;当每个超新星在过去一段时间，一个接一个地变成超新星时，爆炸的力量足以将它们赶出银河系。

研究人员说，从这个迷人的事件中可以学到更多东西。

“直到最近，我们还不认为合并可以为伽马射线暴提供超过两秒钟的动力，”天文学家本·冈珀茨说英国伯明翰大学。

“我们的下一个工作是找到更多这些长期存在的合并，并更好地了解是什么推动了它们 - 以及是否正在创造更重的元素。这一发现为我们改变理解我们的宇宙及其运作方式打开了大门。

该研究已发表在自然界.

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