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宇宙重金属帮助科学家追踪星系的历史

2019-05-06 15:49:53来源:

周期表中许多最珍贵元素的起源,如金,银和铂金,使科学家们困惑了六十多年。现在最近的一项研究得出了一个答案,在遥远的矮星系的微弱星光中恍然大悟。

在今天发表的圆桌讨论会上,卡夫利基金会与发现背后的两位研究人员讨论了为什么这些重元素的来源(统称为“r-过程”元素)难以破解的原因。

“理解重型r过程元素是如何形成的,是核物理学中最难的问题之一,”麻省理工学院(MIT)物理系助理教授,麻省理工学院卡夫利研究所成员Anna Frebel说。天体物理学和空间研究(MKI)。

“这些真正重元素的生产耗费了大量能量,几乎不可能通过实验来制造它们,”弗雷贝尔继续道。“制作它们的过程在地球上不起作用。所以我们不得不使用宇宙中的恒星和物体作为我们的实验室。”

研究结果还证明了如何确定恒星的内容可以揭示出星系恒星的历史。绰号“恒星考古学”的这种方法越来越多地允许天体物理学家更多地了解早期宇宙中的条件。

“我真的认为这些研究结果为研究星系形成与个体恒星以及某种程度上的单个元素打开了一扇新的大门,”弗雷贝尔说。“我们正在认真地将真正小规模的恒星与真正大规模的星系联系起来。”

在20世纪50年代后期,核物理学家已经研究出宇宙某处的极端条件,充满了称为中子的亚原子粒子,必须作为r-过程元素的锻造,其中还包括铀和铅等熟悉的物质。巨星的爆炸和宇宙中最密集恒星的罕见合并,称为中子星,是最可信的来源。但是观察证据非常缺乏。

MKI的研究人员现已填补了这一观察空白。一颗名为Reticulum II的小星系中几颗最亮的恒星的星光分析表明这些恒星含有大量的r-过程元素。

由于恒星不可能自己制造重元素,因此Reticulum II过去的某些事件必须“播种”并丰富了成长为这些恒星的物质。恒星元素的丰富性直接暗示着两颗中子星的碰撞。

弗雷贝尔的研究生亚历山大·吉在智利拉斯坎帕纳斯天文台使用麦哲伦望远镜时,在网状物II中发现了丰富的恒星。他是3月31日在“ 自然 ”杂志上发表的关于这一发现的论文的第一作者。

“当我们在望远镜中读出第一颗恒星的r-过程内容时,它看起来就像是错误的,就像它不可能从这个星系中出来一样!” 吉说,在圆桌会议上。“我花了很长时间确保望远镜指向正确的恒星。”

Ji进一步评论了该发现如何帮助最终讲述r-process元素如何存在的故事。“我认为吸引人们接触天文学的一件事就是理解我们周围一切的起源。”

加州大学圣克鲁兹分校天文学和天体物理学教授恩里科·拉米雷斯 - 鲁伊斯参加了吉安和弗雷贝尔的圆桌会议。

“我一直在研究中子星合并,所以我非常高兴看到Alex和Anna的结果,”没有参与这项研究的Ramirez-Ruiz说。“他们的研究确实是一种吸烟枪,这种特殊的矮星系在这个特殊的矮星系的历史很早就发生了异乎寻常的中子星合并,并且可能在许多其他小星系中也是如此。因此,中子星合并可能是造成大部分珍贵星系的原因。在整个宇宙中我们称之为r-过程元素的物质。“