即將碰撞的中子星的想象圖。圖片來源：NASA and Goddard Space Flight Center

撰文 | Nola Taylor Redd

翻譯 | 莫澤鑫

審校 | 郭曉

天文學家正在搜尋一次中子星碰撞的殘留物質，這次碰撞給予了地球珍貴的金屬元素。當中子星合並的時候，它們(men) 會(hui) 向周圍的環境噴射出大量壽命較短的元素，而這些物質此後成為(wei) 了太陽係的一部分。

目前，科學家正在嚐試追蹤由原始的衰變原料產(chan) 生的元素，來深入了解促使太陽係形成的中子星合並事件。基於(yu) 這一工作，科學家相信這一合並事件發生在太陽係誕生前1億(yi) 年，發生於(yu) 距離太陽係誕生地1000光年的地方。

該項目的首席科學家Szabolcs Marka說：“這一地點很接近太陽係。” Marka是哥倫(lun) 比亞(ya) 大學的物理學家，他接著說：“如果你仰望天空，發現距離1000光年的地方有中子星合並，它會(hui) 照亮整個(ge) 夜空。”

Marka和佛羅裏達大學的天體(ti) 物理學家Imre Bartos用太陽係形成之初的隕石追蹤這次合並事件。他們(men) 分析了隕石中的同位素，首先計算出了太陽係早期的放射性同位素的數值。然後，他們(men) 將這一結果與(yu) 中子星合並而產(chan) 生的同位素數量進行了對比。

宇宙中如金、鉑、鈈等重元素，均由中子轟擊周圍的原子形成。在這樣的碰撞中，一個(ge) 中性的中子能釋放出一個(ge) 負電子，變成一個(ge) 帶正電的質子並改變原子的性質。這個(ge) 被稱為(wei) “快速中子捕捉”的過程僅(jin) 發生於(yu) 最強力的爆炸中，如超新星爆發和中子星合並。但是，科學家在哪一種極端事件創造了宇宙中大部分的重元素上，還存在爭(zheng) 論。

於(yu) 是，Marka和Bartos試圖利用古代隕石，了解到底哪一種事件導致了早期的太陽係形成。那些來自早期太陽係隕石中的物質，是由一次爆炸噴射出來的。雖然那些最初噴射出的元素由於(yu) 放射性，會(hui) 迅速衰變，但它們(men) 會(hui) 留下存在的“印跡”。

同時，隨著激光幹涉引力波天文台（LIGO）發現了潛在的中子星合並事件，科學家也著手利用這一天文台的觀測，幫助確定最有可能為(wei) 太陽係形成提供物質的附近的中子星合並事件。Marka稱這些緩慢衰變的物質，最終形成了太陽係。

之前的研究估計，銀河係中超新星爆發大概每50年發生一次。LIGO的新觀測結果表明，中子星合並事件發生的頻率要低得多，大概每十萬(wan) 年一次。太陽係中重元素的數量表明，它們(men) 來自一次發生於(yu) 附近的中子星合並事件，相比之下，超新星爆發會(hui) 產(chan) 生更多的原材料。

隨後，他們(men) 開始用不同的同位素，確定太陽係的中子星合並事件具體(ti) 的發生時間和地點。

Marka說：“在爆炸時，每種同位素都是一個(ge) 開始計時的秒表。”通過研究物質被捕獲時，每種同位素的殘留量，他能夠確定往太陽係噴射物質的中子星合並發生的時間。他說道，“隻有一個(ge) 時間點與(yu) 所有證據吻合，”大概是太陽係形成前1億(yi) 年。基於(yu) 存在於(yu) 太陽係中的物質含量，該團隊也計算出了合並事件發生在距離太陽係1000光年的地方。

而他們(men) 無法確定的是，這些重元素到底是從(cong) 哪個(ge) 方向進入了日後形成太陽係的“鄰近地區”。理論上，這項發現將能讓科學家精確地找到碰撞的遺跡。但問題在於(yu) ，太陽在其誕生之後的45億(yi) 年間，並不是保持靜止，而是一直在銀河係中移動。在同一個(ge) 星係團中，太陽係附近形成的恒星已被它留在了身後，這也讓天文學家搜索了很長時間，卻沒能取得進展。Marka希望，在未來，天文學家可以找到那些太陽係的姊妹恒星，以及形成太陽係的中子星合並的遺跡。

在Marka看來，這一新發現是巨大的進展。他說道，“研究團隊裏的成員甚至都激動地哭了。”他說，這是因為(wei) 這個(ge) 中子星合並事件，並不隻是發生在外太空的某一個(ge) 事件，而是與(yu) 我們(men) 每個(ge) 人都息息相關(guan) 的一件事。

原文鏈接：

https://www.scientificamerican.com/article/scientists-trace-neutron-star-crash-that-helped-form-our-solar-system/#userconsent#

關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】，了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【科學防控】，學習(xi) 疫情相關(guan) 科普星空体育官网入口网站