在我们的宇宙中，黄金的真正起源可能又一次发生了变化
在我们的宇宙中，黄金的真正起源可能又一次发生了变化
2017年，人类首次探测到两个中子星之间的碰撞，这一发现证实了一个长期坚持的理论：比铁更重的元素形成于这些高能爆炸之中。然而，最新的研究提出了一个令人惊讶的发现：中子星碰撞可能并不是宇宙中重元素（包括金元素）的主要来源。
根据莫纳什大学天体物理学家阿曼达·卡拉卡斯领导的研究团队建立的新星系化学演化模型，中子星碰撞产生的重元素丰度远远低于当前银河系中的观测值。"在宇宙初期，中子星合并并不会产生足够的重元素。并且，140亿年之后，它们依然不会，"卡拉卡斯说，"宇宙制造这些重元素的速度还不够快，不足以解释重元素在古老恒星中的存在，以及总的来说，就是碰撞的数量还不够多，因此无法解释当今宇宙中的重元素丰度。"
恒星是宇宙中大部分元素的"熔炉"。在早期宇宙中，最初的夸克汤冷却后形成了氢和氦。第一批恒星的核心通过核聚变反应，将较轻的元素逐步聚合成更重的元素，直到铁元素为止。铁元素本身也可以聚合，但这个过程消耗的能量太多，超出了聚合本身可以产生的能量。因此，铁核即为终点。
要产生比铁更重的元素（如金、银、钍和铀），需要依靠"快中子捕获过程"（R-过程）。R-过程可能发生在真正的高能爆炸中，该爆炸会产生一系列核反应，其中原子核与中子碰撞，合成比铁更重的元素。但这个过程必须非常快，快到放射性衰变在原子核捕获更多中子之前根本来不及发生。
中子星碰撞产生的千新星爆炸是一个足以产生R-过程的高能环境。但是，若要产生我们观测到的这么多重元素，我们需要找到中子星碰撞的一个最小频率。研究团队利用银河系中最新的天体物理观测和化学丰度，为从碳到铀等所有的稳定元素构建了星系化学演化模型，其中包括理论上的核合成产量和事件发生率。
显示建模元素来源的周期表
研究团队发现，从宇宙初期到现在，中子星并吞频率不足。相反，他们认为，可能的解释或许是另一种超新星——磁转动超新星。这些超新星产生于具有强磁场的大型快速旋转的恒星核心坍塌之时。如果质量介于25个到50个太阳之间的恒星中，哪怕只有一小部分的超新星爆炸是磁转动超新星爆炸，其结果也可以弥补这一差异。
"哪怕是对中子星并吞频率最乐观的估计，也无法解释宇宙中这些元素的丰富含量，"卡拉卡斯说，"这确实令人惊讶。因为这看起来仿佛是，具有强磁场的快速旋转的超新星才是这些大多数元素的真正来源。"
英国赫特福德大学的天体物理学家小林千秋解释说："除了氢之外，没有哪一种元素只能由一种恒星产生。一半的碳来自濒死的低质量恒星，而另一半碳则来自超新星。一半的铁来自大质量恒星的正常超新星爆炸，而另一半的铁则来自Ia超新星。Ia超新星则产生于低质量恒星的联星系统。"
地球上约0.3%的金和铂原本可追溯到约46亿年前的中子星碰撞。但新的发现并不一定意味着，这些金和铂的起源历史就要改写。而且我们探测引力波才五年而已。随着我们的设备和技术的改进，日后我们发现的中子星碰撞事件可能会比我们现在观测到的更加频繁。
还有一个奇怪的结果就是，研究人员的模型产生的银元素比实际观测到的多，而金元素却比实际观测到的少。这就说明，模型还需要调整和改进。可能是计算的问题，也可能是我们对恒星核合成的了解还不够全面。