超新星 探测器拼凑出早期宇宙线索，宇宙中的大部分金元素来自哪里？
作者：文/虞子期
在元素周期表中，所有已知的化学元素按照原子序数增加的顺序，从左至右、从上到下都排列在了信息阵列中，该顺序与增加的原子量通常也是保持一致的。这些元素的周期数，代表了其电子处于激发状态时能占据的最高能级。当周期表向下移动，一段时间内的电子数量会增加；当原子能级增加，则每个能级的能级子级数也会增加。
不管年少时的你是否选择的理工科类，对于元素周期表这个名词一定不会感到陌生，我们每个人的区别大概只是对它的熟悉程度和使用深度的区别。即使诞生的时间已经超过了150年之久，但其中有很多宇宙的重元素来由，我们仍然并不是太了解。这里面就包括黄金、白金，以及便携式电子产品中的稀土元素。
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恒星坍缩产生宇宙中的大部分金
在宇宙大爆炸后的仅一分钟左右时间，氢、氦、锂，这三种宇宙中最轻的元素便诞生了。在元素周期表上的铁元素，它们大部分都是在恒星的核心之中形成。但是，对于该周期表中那些比铁更重的元素的形成方式，则是一个隐藏很久的谜团。
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在之前的研究中，科学家们曾提出了一个关键的线索，可能会对该研究提供重要信息：原子核常常都需要将中子快速吸收，这个现象的过程被称为“r-过程”。在哈勃太空望远镜图像的蟹状星云中，一个著名的超新星遗迹被研究人员们锁定，科学家们发现，在宇宙中的大部分金、铀，以及其他重元素，其实都是恒星坍缩后迅速旋转而形成。
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探测器拼凑早期宇宙的线索
就像理论名称的暗示那样，大爆炸和太空爆炸并不是同一个意思。相反，在宇宙之中，空间是无处不在的存在。由宇宙大爆炸理论说明了，宇宙诞生于太空中那热而密集的单点。在此之前到底发生了什么，宇宙学家们目前也不确定。经过复杂的太空任务、地面望远镜和繁杂的科学计算，科学家们一直在努力描绘早期宇宙形成的清晰画面。
在对宇宙微波背景的观察上，有一个关键的部分，因为这里面包括了大爆炸所遗留下的光和余光的余晖。当微波探测器置身于大爆炸遗迹弥漫的宇宙之中时，可以发现它们的存在，以便于科学家们将这些早期宇宙的线索拼凑在一起。通过威尔金森微波各向异性探测（WMAP）任务，测量了宇宙微波背景的辐射，研究了早期宇宙中存在的条件，而后WMAP确定了宇宙的年龄（大约137亿年）。
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合并中r-过程元素的主要来源
早在2017年的时候，科学家们通过LIGO和Virgo引力波观测站探测到的涟漪（关于空间和时间结构），发现了中子星之间的碰撞事件。它们都在这场被称为超新星的灾难性爆炸事件中丧生，成了这些超级中子丰富的大型恒星尸体。研究人员通过引力波的发现认为，正是在合并中子星的物质茧中才形成了大多数r-过程元素。
在2017年的中子星碰撞事件中，科学家们还发现，在这次事件中导致了一个黑洞产生，通过这些相关研究表明，在这个黑洞周围形成的碎片吸积盘，正是合并中r-过程元素的主要来源。这也让我们意识到，哪怕是完全不同的天体物理系，也可以在其周围找到相同的物理学。而后，科学家们开发了能够计算机模拟的吸积盘，设定一个预计会形成坍塌周围的坍塌，从坍塌到快速旋转的大质量恒星，再到其死亡导致的超新星和黑洞。
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银河系小而致命的恒星黑洞
要说外太空最奇特迷人的物体，那黑洞一定是其中之一，拥有极端密度和强烈引力，哪怕是光线也无法从它们的抓地中逃脱出来。在中间黑洞、超大质量黑洞和恒星黑洞这三种类型中，恒星黑洞是小而致命的。它形成于恒星燃烧尽了之后，而后坍塌或掉入自身。即使是比较小的恒星，质量也能达到太阳的三倍，新的核心将是白矮星或者中子星。
如果这是一颗足够大的恒星，当它发生坍塌的时候则会继续压缩，然后形成一个恒星黑洞。虽然由各个恒星坍缩所形成的黑洞相对较小，但却非常密集。这样的物体也达到了太阳质量的几倍甚至更多倍数，这将导致其具有一股巨大的重力，这个力量足以将周围的物体拉动。与此同时，黑洞还会消耗银河系的气体和尘埃，然后不断增加自己的大小。
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