哪里来的这么多金子?
黄金是贵金属,但在宇宙中它却太多了——科学家目前所知的宇宙黄金产能,远远不足以生产出我们通过地球和太阳系推算得到的宇宙黄金含量。
黄金是一种元素,无法通过化学反应得到。要制造黄金,需要将79个质子和118个中子结合在一起,形成一个单一的原子核。制造这样一个原子核所需的巨大能量,连一般的恒星也无法提供。
天体物理学家认为,黄金可能诞生在中子星的碰撞过程中;某些特殊的超新星爆发也能制造黄金。但是中子星的碰撞是一种极为罕见的现象,特殊类型的超新星爆发则更为稀有。
质子和中子会在中子星的碰撞过程中直接对撞形成重元素原子核,然后被抛溅到周边的太空中。这是当前理论预言中,最“正常”的一种黄金产生方式。但是到目前为止,人类只发现过一个中子星碰撞的实例。
超新星爆发虽然能够制造许多稀有元素,但是难以制造出黄金,因为如果要制造黄金,这颗恒星的质量需要足够大。而质量足够大的恒星爆发后其内核又会变成黑洞,导致刚刚制造出来的重元素被吞噬化为乌有。
只有一类特殊的超新星能够制造并扩散黄金。这类超新星被称为“磁自转超新星(magneto-rotational supernova)”,自转速度极快,其在爆发的过程中,会将整个内核由内向外地翻出,并通过白炽喷流,把包括黄金在内的大量重元素射向太空。但是这类超新星爆发比中子星碰撞更罕见。就算我们把两种黄金的自然生产方式加在一起,还是难以解释宇宙中为何会有那么“多”的黄金。
英国赫特福德郡大学天体物理学家Chiaki Kobayashi等人近日在9月15日的《天体物理学期刊》上发文,再一次以缜密的思路,梳理了大量数据,利用一个个的模型再现了各种元素在星系演化过程中的产生。论文成功地再现了已被观测证实的锶在中子星碰撞过程中的产生,以及铕是如何在“磁自转超新星”爆发过程中被制造出来的。但是依然无法为宇宙中“过量”的黄金找到合理的来源。
也许宇宙中存在着我们所不知道的天体物理学过程,正在悄悄地制造着黄金;也许中子星碰撞过程中产生的黄金含量比理论预言要高;或许有什么东西正在干扰我们的思路……但是在谜底真正揭开之前,一切皆有可能。
参考
There’s too much gold in the universe. No one knows where it came from.
https://www.livescience.com/where-did-gold-come-from.html