一項新研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)十億年前兩顆中子星相撞，可能產(chǎn)生了足夠多的黃金、鈾和其他質(zhì)量相當(dāng)于地球所有海洋的重元素。根據(jù)這項新研究，如果同樣的事件發(fā)生在今天，來自爆炸的光將照亮整個夜空，并可能對地球上的生命造成災(zāi)難性影響。研究表明，元素周期表上的黃金和其他比鐵重的元素，有很多是在中子星碰撞后的災(zāi)難性后果中誕生。中子星是超新星爆炸后遺留下來的超中子星核心。研究報告的主要作者、佛羅里達(dá)大學(xué)的天體物理學(xué)家伊姆雷·巴托斯(Imre Bartos)說：
第一次直接探測到中子星與中子星的合并發(fā)生在1.3億光年之外，這聽起來似乎是一個很大的距離，但比預(yù)期的要近得多。這讓我和同事們開始思考，這樣的事情離我們有多近，它們會發(fā)生在太陽系附近嗎？研究人員分析了來自遠(yuǎn)古隕石的數(shù)據(jù)，這些隕石的起源可以追溯到46億年前形成的早期太陽系。研究人員把重點放在隕石中殘留的放射性同位素痕跡上，這些放射性同位素很可能是中子星與中子星碰撞后產(chǎn)生（元素的同位素中子數(shù)不同)。
中子星與恒星合并所產(chǎn)生那種相對壽命較短的放射性同位素，在太陽系中已不復(fù)存在。然而，之前的研究推斷出，隨著時間推移，這些同位素衰變后會產(chǎn)生什么副產(chǎn)品。科學(xué)家們分析了古代隕石中這些副產(chǎn)品的豐度，以便推斷它們是什么時候產(chǎn)生，從而推斷它們的母體同位素可能是什么時候進(jìn)入太陽系的。還開發(fā)了銀河系的計算機模型，以觀察哪里可能發(fā)生了中子星與中子星的碰撞，從而為太陽系播下了這些同位素的種子。
研究人員發(fā)現(xiàn)，太陽系中大量的重元素很可能源自一次中子星與中子星的碰撞，那次碰撞發(fā)生在太陽系誕生前約8000萬年。基于這次合并所產(chǎn)生的大量物質(zhì)，研究人員認(rèn)為這次合并發(fā)生在距離最終形成太陽系的氣體云和塵埃約1000光年的地方(相比之下，銀河系的直徑約為10萬光年)。沒有想到，在太陽系早期發(fā)現(xiàn)的重元素中，有一種元素會占絕大部分。這個古老的中子星合并為太陽系提供大約11億億噸重元素，在我們每個人身體中，都會發(fā)現(xiàn)這些元素，大多數(shù)在生命必不可少的碘的形式。
其他現(xiàn)象可以在元素周期表上產(chǎn)生比鐵更重的元素，比如被稱為超新星的恒星爆炸。然而，這將產(chǎn)生不同模式的元素比在古代隕石看到。如果這次中子星與恒星的合并發(fā)生在今天離地球同樣距離的地方，研究人員發(fā)現(xiàn)，至少它會比所有夜空加起來還要亮——像被擠進(jìn)一點的新月那么亮。在白天，它會非常明亮，比除了太陽以外的任何東西都要亮，大概要持續(xù)一個星期。然而，如果地球不幸地面對由這次中子星碰撞引起的黑洞兩極，這將被證明是一場災(zāi)難。
合并發(fā)生后不久，新生黑洞的兩極將爆發(fā)一次巨大的爆炸，被稱為伽馬暴。雖然它只會持續(xù)大約一秒鐘，但“伽馬暴所釋放的能量將超過太陽在其整個生命周期中所釋放的能量。如果這種爆發(fā)產(chǎn)生的伽馬射線擊中地球，它們會被上層大氣吸收，產(chǎn)生紫外線。附近的伽馬射線爆發(fā)將導(dǎo)致大規(guī)模滅絕，幸運的是，在銀河系中，雙中子星的合并大約每10萬年才會發(fā)生一次，而在附近發(fā)生的合并則不那么頻繁，所以我們不會馬上面臨任何危險，其研究發(fā)表在《自然》上。
博科園-科學(xué)科普｜文: Charles Q. Choi /space
參考期刊文獻(xiàn):《自然》
DOI: 10.1038/s41586-019-1113-7
博科園-傳遞宇宙科學(xué)之美
