想用恒星制作一枚婚戒？你可能需要等十亿年

最近，两位天文学家声称他们可能锁定了一次古老的恒星碰撞，这给了我们黄金和铂等贵金属，或者至少是其中的一部分，我们今天认为它们在太阳系中是珍贵的。

在《自然》杂志上发表的一项新研究中，两位天文学家分析了一颗古代陨石中的放射性同位素含量。同位素是原子核中质子数相同但中子数不同的原子。分析完成后，研究人员将这个值与计算机模拟的中子星合并产生的同位素进行了比较。中子星是大质量恒星死亡后留下的致密核心。它们之间的碰撞和合并可能会在空间和时间上产生明显的涟漪。

作为比较的结果，科学家认为在太阳系形成前约1亿年，中子星合并发生在离今天的太阳系约1000光年的地方。这一事件可能向早期太阳星云注入了大量质量大于铁的重元素(铁是元素26)，包括早期太阳星云中70%的锔原子和大约40%的钚原子，加上数百万磅的贵金属材料，如金和铂。总的来说，这次中子星碰撞事件提供了我们太阳系中大约0.3%的重元素——女士们戴在手上、挂在脖子上的可能是在1000光年之外，太阳系诞生前1亿年，两颗恒星碎片碰撞时产生的同一种材料。

这篇研究论文的第一作者是美国佛罗里达大学的天体物理学家伊姆雷·巴托斯。他说:“我们每个人体内都含有这种重元素物质，主要以碘的形式存在，碘是人体必需的元素。”他补充道:“如果你手上戴着一枚结婚金戒指或白金戒指，它是遥远过去恒星碰撞的产物——一枚戒指中大约10毫克的物质可能已经超过46亿年了。”

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你如何用星星做结婚戒指？你需要史诗般的爆发和数十亿年的耐心等待。

在化学元素中，钚、金、铂和其他比铁质量更大的重元素是通过一种叫做“快中子俘获”的机制(也叫做“r机制”)形成的。在这种机制下，原子核可以在放射性衰变发生之前快速捕获多个*中子。这种情况只有在宇宙中最剧烈的事件中才有可能发生——称为“超新星爆炸”的剧烈恒星死亡爆炸或两颗中子星的合并。然而，科学界对两种重元素中哪一种在宇宙中占更大比例仍有分歧。

在这项最新的研究中，巴托斯和他的合作者，来自美国哥伦比亚大学的Szabolcs Marka，提出中子星合并事件是太阳系重元素的主要来源。为了进行这项研究，他们比较了一颗古代陨石中放射性同位素残留物的丰度，以及计算机模拟的银河系中两颗中子星合并对放射性同位素的影响。

巴尔托斯说:“这颗陨石含有中子星合并后的放射性同位素残留物。尽管这些同位素因衰变而消失已久，但它们可以根据衰变产物帮助逆转重建太阳系诞生时的放射性同位素丰度。”

分析表明，这块陨石含有钚、铀和锔原子的放射性衰变产物。在2016年的一项研究中，研究人员利用这些数据估计了早期太阳系中这些原始放射性元素的丰度水平。这一次，巴托斯和马卡将这些数据输入计算机，测试需要发生多少次中子星合并，才能产生一个模型来解释这块陨石中的重元素含量。

事故

计算的结果是，只需要一次中子星合并事件就可以解释这种重元素的丰度，前提是这种中子星合并事件发生的距离足够近——在1000光年以内，或者不超过银河系直径的1%。

人们普遍认为中子星合并是银河系中非常罕见的现象，大约每一百万年发生几次。反过来，超新星爆炸发生得更频繁。根据欧洲航天局(ESA)2006年发布的一份研究报告，银河系中的超新星爆炸大约每50年发生一次。

然而，如果用超新星的频率来解释，重元素的丰度将远远高于实际情况，因此超新星的来源将被排除在这项研究之外，因为相比之下，研究人员发现中子星合并事件的影响将与测量结果完全一致。

这项研究的结果让我们对塑造我们太阳系的早期宇宙灾难有了新的理解。