10月16日,曾經因為發現引力波而獲得諾貝爾獎的科學家們宣佈,人類首次探測到兩顆中子星相撞。科學家們也觀測到,這個過程中產生了驚人數量的重金屬:大約50個地球質量的銀,100個地球質量的金,和500個地球質量的鉑。此前,黃金的來源一直是人類之謎。

科學家是在8月17日探測到1.3億光年之外的NGC 4993星系的碰撞事件。此次碰撞發生在九頭蛇星座,代號GW170817。

雪城大學天文物理學教授、LIGO科學合作聯盟成員布朗(Duncan Brown)認為此次的觀測是一個革命性事件。部份原因是,它提供了有關重金屬是如何在太空中形成的線索。

布朗教授告訴《大紀元》,此次中子星相撞是因為LIGO(激光干涉儀重力波觀測台)和Virgo(歐洲處女座重力波探測器)探測到引力波而發現的。

「所以我們聽到了時空波動,它告訴我們,兩顆中子星將相撞。一旦我們聽到這種時空波動,我們就弄清這種引力波來自天空的何方,並將望遠鏡指向那個方向。望遠鏡捕捉相撞產生的光。通過結合引力波和對光的觀察,我們可以確定,發出的光來自於中子星材料的放射性衰變。這種衰變產生所謂的R過程(快中子捕獲過程),這個過程產生了金、鉑和鈾等元素。」

科學家如何確定那些元素的種類呢?布朗教授說,望遠鏡可以觀測光線的光譜。這些光譜的特徵可以告訴人們,中子星相撞的過程中產生了哪些元素。

中子星相撞是重金屬 在宇宙中產生的方式

過去人們知道,巨大的恆星炸形成超新星,這個過程中會形成鐵和一些更輕的元素。但是超新星爆炸無法解釋金、銀、鉑等更重的金屬的形成。布朗曾對媒體表示:「它們似乎不是來自於超新星爆炸,因此人們長期以來好奇它們是來自哪裏。」

布朗告訴《大紀元》:「我們認為,為了創造金和箔,你需要非常富含中子的環境。原子核包含中子和質子。為了製造重元素,你需要非常富含中子的環境。」

布朗說,恆星當中的輕元素,可以通過燃燒成為鐵或比鐵更輕的元素,也可以通過超新星爆炸,產生些比鐵重的元素。但是超新星爆炸無法製造出金、銀、鉑等重元素。

「所以我們認為中子星相撞是重金屬在宇宙中產生的方式。」

為甚麼說超新星爆炸就不能產生金、銀、箔,而只有中子星相撞才能產生呢?

布朗進一步解釋說,為了製造比鐵更輕的元素是比較容易的,因為恆星可以將氫聚合成氦,氦然後聚合成碳、氮、氧等所有比鐵更輕的元素。

「當你將輕元素的原子核聚合在一起,它釋放能量。(所以)製造鐵元素(以及比鐵輕的元素)不需要能量。而一旦你需要製造比鐵更重的元素,它就需要能量來聚合原子核。所以對於一些比鐵更重的元素,它們可以通過超新星爆炸來形成,因為超新星爆炸可以提供能量,製造出某些重元素。但是超新星爆炸不是製造重元素的理想環境,因為它有太多的電子在漂浮,有太多非中子的東西在漂浮,以至於它不能創造出所有比鐵更重的元素。」

因此科學家們推測,只有中子星相撞才能創造出大量比鐵更重的元素,比如金、鈾、鉑,因為它提供了富含中子的環境。

中子星相撞 造成千倍新星的發生

此次中子星相撞產生的閃光比超新星要暗,但是比新星亮1,000倍(新星是新產生的恆星),被稱為「千倍新星」。這是人類首次觀測到千倍新星。

早在2010年,哥倫比亞大學天體物理學家梅茨格(BrianMetzger)就發明了「千倍新星」這個名詞。那時候,人類還從未見過「千倍新星」,梅茨格為何就發明了這個詞彙呢?

布朗說:「布萊恩(梅茨格)是一位理論家。他的工作是思考:如果中子星相撞,將發生甚麼?他用紙和筆以及電腦模擬建立模型,分析中子星相撞將發出甚麼光?將是甚麼樣?這樣他作出了千倍新星的預測。我們現在實際上觀測到了。所以我們今天可以將理論預測跟引力波的實際觀測結合起來,來揭示千倍新星爆炸的完整故事。」

中子星相撞跟「千倍新星」是甚麼關係?

布朗說:「中子星相撞造成千倍新星的發生,千倍新星是中子星相撞之後發出的光。這就像你燃燒篝火,在火焰熄滅之後,篝火的輝光可能持續幾個小時,你會看到漸漸泯滅的輝光。千倍新星就是中子星相撞之後『漸漸泯滅的輝光』。」◇