天文學家觀察中子星暴力碰撞產生的千新星事件揭開金和其他重元素的起源
構成你最珍貴珠寶的黃金,可能是在數百萬或數十億光年外兩顆中子星之間的劇烈宇宙碰撞中鍛造而成的。新的研究試圖更好地了解這一過程。宇宙中只有一個已被證實的地點能夠產生足以啟動宇宙中許多最重元素(包括金、鉑、鈾)生產過程的極端條件–中子星合併。這些合併是迄今為止觀測到的唯一能夠產生驚人密度和溫度的事件,而這些密度和溫度正是快速中子俘獲過程所需要的。
這幅藝術家的作品展示了兩顆中子星碰撞產生的千新星。資料來源:NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine
在《歐洲物理雜誌D》(The European Physical Journal D)發表的一篇新論文中,耶拿亥姆霍茲研究所的博士後研究員安德烈-邦達列夫(Andrey Bondarev)、羅馬的博士後研究員詹姆斯-吉蘭德斯(James Gillanders)和他們的同事研究了千新星AT2017gfo 的光譜,通過尋找其禁止躍遷引起的光譜特徵,研究金屬的起源。
邦達列夫說:”我們的研究已經證明,精確的原子數據,特別是對於許多元素都未知的禁用磁偶極子和電四極子躍遷的數據,對於千新星分析非常重要。通過使用線性化耦合簇和構型相互作用相結合的方法計算單電離錫中的大量能級和它們之間的多極躍遷速率,我們生成了一個原子數據集,可用於未來的天體物理分析。”
研究小組的研究表明,單電離錫的基態雙態電平之間的磁偶極轉變導致了千新星發射光譜中一個突出的可觀測特徵。
Gillanders解釋說:”儘管這與AT2017gfo光譜中的任何突出特徵並不匹配,但它仍可用作未來千新星事件的探測器。能夠確定的元素越多,我們就越接近於了解這些不可思議的宇宙爆炸”。
研究小組指出,千新星事件只是最近才被觀測到的現象,2017 年才首次獲得光譜觀測結果。更好的原子數據如本研究提供的數據,對於更好地理解與中子星合併相關的爆炸碰撞至關重要。
Gillanders總結說:”我們希望我們的工作能以某種方式促進我們對宇宙中最重元素產生過程的理解。我們渴望發現新的千新星和相關的新觀測數據,這將使我們能夠加深對這些事件的理解。”