天文学家观察中子星暴力碰撞产生的千新星事件揭开金和其他重元素的起源

开济谈国际 2023-07-27 02:31:00

构成你最珍贵珠宝的黄金,可能是在数百万或数十亿光年外两颗中子星之间的剧烈宇宙碰撞中锻造而成的。新的研究试图更好地了解这一过程。宇宙中只有一个已被证实的地点能够产生足以启动宇宙中许多最重元素(包括金、铂、铀)生产过程的极端条件--中子星合并。这些合并是迄今为止观测到的唯一能够产生惊人密度和温度的事件,而这些密度和温度正是快速中子俘获过程所需要的。

这幅艺术家的作品展示了两颗中子星碰撞产生的千新星。资料来源:NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine

在《欧洲物理杂志 D》(The European Physical Journal D)发表的一篇新论文中,耶拿亥姆霍兹研究所的博士后研究员安德烈-邦达列夫(Andrey Bondarev)、罗马的博士后研究员詹姆斯-吉兰德斯(James Gillanders)和他们的同事研究了千新星 AT2017gfo 的光谱,通过寻找其禁止跃迁引起的光谱特征,研究金属的起源。

邦达列夫说:"我们的研究已经证明,精确的原子数据,特别是对于许多元素都未知的禁用磁偶极子和电四极子跃迁的数据,对于千新星分析非常重要。通过使用线性化耦合簇和构型相互作用相结合的方法计算单电离锡中的大量能级和它们之间的多极跃迁速率,我们生成了一个原子数据集,可用于未来的天体物理分析。"

研究小组的研究表明,单电离锡的基态双态电平之间的磁偶极转变导致了千新星发射光谱中一个突出的可观测特征。

Gillanders解释说:"尽管这与AT2017gfo光谱中的任何突出特征并不匹配,但它仍可用作未来千新星事件的探测器。能够确定的元素越多,我们就越接近于了解这些不可思议的宇宙爆炸"。

研究小组指出,千新星事件只是最近才被观测到的现象,2017 年才首次获得光谱观测结果。更好的原子数据如本研究提供的数据,对于更好地理解与中子星合并相关的爆炸碰撞至关重要。

Gillanders总结说:"我们希望我们的工作能以某种方式促进我们对宇宙中最重元素产生过程的理解。我们渴望发现新的千新星和相关的新观测数据,这将使我们能够加深对这些事件的理解。"

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