黄金身世:中子星碰撞产物等
2013-04-29
黄金身世:中子星碰撞产物
金子常被看作财富的象征。马克思说:“货币天然是金银。”那么,金子来自哪里?美国研究人员说,地球上所有金子可能都是中子星碰撞爆炸的产物。
金子不仅在地球上罕见,在宇宙中同样罕见。科学家此前已知道,恒星内部的聚变反应可产生碳与氧等轻元素,却无法产生金这样的重元素。美国研究人员的一项天文观测则揭开了金子这一重元素的身世。
中子星是巨大恒星发生超新星爆发后留下的密度超大核心,两颗中子星的碰撞就会产生伽马射线暴。美国哈佛-史密森天体物理学中心的研究人员说,2013年6月,他们借助美国航天局SWIFT卫星,观测到一次伽马射线暴。这一代号为GRB130603B的伽马射线暴距离地球大约39亿光年,虽然持续时间不到0.2秒,但其红外线余晖却持续数天时间。
研究人员解释说,中子星碰撞后会喷射出富含中子的物质,这些物质产生的放射性元素在衰变时就会发出这种红外线余晖。这项研究的第一作者埃多·贝格尔说,“这是首次观测到这种余晖以及碰撞如何产生重元素”。
在银河系中,两颗中子星的碰撞概率为平均每10万年发生1次。每次约有1%的质量会转变成重元素,其中只有一小部分是金子。贝格尔估计,最新观测到的这次碰撞所产生金子可能相当于10个月球之多。
结合宇宙大爆炸以来可能发生的中子星碰撞爆炸数量以及1次伽马射线暴可能产生的金子数量,研究人员发现,宇宙中的金子可能全部来自这种伽马射线暴。贝格尔说:“我们的珠宝都是恒星碰撞的产物。”
超级黑洞魔力下 气体云成面条
科学家发现银河系中央的超大质量黑洞将一团巨大的气体云完全撕裂,观测结果表明预计到2014年这片巨大的空间气体云会进一步靠近黑洞,并形成漏斗状的物质漩涡。传统观点认为,大多数星系中央都存在一个巨大的黑洞,其引力统治着整个星系,银河系也不例外,在距离地球大约2.5万光年的人马座方向上,存在一个质量为400万倍太阳质量的黑洞。早在2011年,科学家即发现大量气体云正加速向黑洞方向移动。
2004年,这团气体云的形状如同一个圆形斑点,在黑洞引力的作用下已经拉伸成酷似意大利面条的形状。2013年4月,位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜阵列对气体云进行了新的观测,来自气体云的光线在黑洞强大引力作用下变得更加扑朔迷离。对此科学家使用甚大望远镜的红外光谱仪连续曝光20小时探测气体云的轨迹,观测结果进一步表明气体云正越来越靠近黑洞,等待它的将是落入恐怖黑洞的厄运。
目前科学家仍然不知道这些气体云来自哪里,但是也排除了一些可能性,比如新的观测认为气体云不是一颗恒星的物质,附近没有恒星被黑洞撕裂而落入其强大的引力场中。欧洲南方天文台甚大望远镜阵列的观测仪器为科学家呈现出气体云如何被银河系中央的超大质量黑洞引力场拉伸、撕裂的情景,根据德国马克斯·普朗克地外天体物理研究所研究人员Stefan Gillessen介绍:“就像一位宇航员落入黑洞那样,气体云也正在被一步步拉伸,计算结果表明气体云拉伸程度如同意大利面条。”科学家认为气体云可能来源于黑洞周围的恒星系统。
研究人员通过计算发现,被拉伸的气体云距离黑洞大约25亿千米,如同这个距离放在太阳系内,那么会在海王星轨道附近,气体云前端物质落入黑洞的速度达到了1%的光速,尾端的速度较慢,大约为700千米/秒。