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Dec. 11 2023

發現古代恆星產生了非常重的元素

  • 發現古代恆星產生了非常重的元素。

    發現古代恆星產生了非常重的元素。

  • 中子星合併事件的示意圖,其中有可能發生快中子捕獲過程。(ESO / L. Calcada / M. Kornmesser)

    中子星合併事件的示意圖,其中有可能發生快中子捕獲過程。(ESO / L. Calcada / M. Kornmesser)

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元素能有多重?一個國際研究小組發現,古代恆星能夠產生原子質量大於260的元素,比地球上自然存在的元素週期表上的任何元素都重。這項發現加深了我們對恆星中元素形成的理解。

中子星合併事件的示意圖,其中有可能發生快中子捕獲過程。(ESO / L. Calcada / M. Kornmesser)

中子星合併事件的示意圖,其中有可能發生快中子捕獲過程。(ESO / L. Calcada / M. Kornmesser)

實際上,我們是由恆星物質構成的。恆星是元素工廠,在那裡元素不斷地融合或分裂,創造出更輕或更重的元素。當我們提到輕元素或重元素時,指的是它們的原子量(atomic mass)。已知最重的元素只能在中子星中透過快中子捕獲過程產生(r-process)。想像一個漂浮在中子湯中的單一原子核,突然間,一堆中子在不到1秒鐘的時間內黏在該原子核上,然後經歷一些內部中子到質子的變化,一種重元素,如金、鉑或鈾就形成了。

北卡羅來納州立大學物理學副教授、該研究的主要作者伊恩.羅德勒(Ian Roederer)提到,如果想製造比鉛和鉍更重的元素,快中子捕獲過程是必要的。為了要能非常快速增加中子的數量,需要大量的能量和中子,最佳的對象為當中子星的誕生或死亡,或彼此間的相互碰撞時所提供的能量和物質。

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研究團隊重新審視了銀河系中42顆經過充分研究的恆星中重元素的含量,已知這些恆星在早期恆星的快中子捕獲過程中含有重元素。透過對這些恆星中發現的每種重元素的含量進行更廣泛的觀察,他們發現了以前未被識別的模式。如果研究小組觀察到的金屬元素是由快中子捕獲過程產生的,那麼某些其他元素的存在就會以特定的豐度比例出現,然而這些比例並不存在。所以他們得出結論,表明這些元素是由核分裂產生的。意味著產生這些金屬元素的早期恆星一定產生了比原子質量260大得多的元素,這些元素隨後分裂成更輕、更穩定的元素。這項研究發表在科學(Science)期刊上。

 

資料來源:Phys.org

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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