德国亥姆霍兹研究中心协会 富含中子的物质从圆盘中喷出，实现了快速中子俘获过程(r过程)
浅蓝色区域是一种特别快速的物质喷射，称为喷射，通常平行于圆盘的旋转轴
信用:美国国家射电天文学观测站 化学元素是如何在我们的宇宙中产生的？像金和铀这样的重元素来自哪里？来自达姆施塔特的GSI·亥姆霍兹恩弗隆的研究小组与来自比利时和日本的同事一起，利用计算机模拟表明，重元素的合成对于某些具有轨道物质积累的黑洞来说是典型的，即所谓的吸积盘
对形成元素丰度的预测提供了未来实验室需要研究哪些重元素的见解——例如目前正在建设的反质子和离子研究设施(FAIR)——以解开重元素的起源
研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上
今天地球上所有的重元素都是在天体物理环境的极端条件下形成的:恒星内部、恒星爆炸以及中子星碰撞过程中
研究人员感兴趣的问题是，在这些天体物理事件中，哪些是形成最重元素(如金或铀)的合适条件
2017年对中子星合并产生的引力波和电磁辐射的首次壮观观测表明，在这些宇宙碰撞中可以产生和释放大量重元素
然而，这个问题仍然是悬而未决的，什么时候，为什么会喷射出这种物质，以及是否会有其他场景可以产生重元素
重元素生产有希望的候选者是由致密热物质吸积盘环绕的黑洞
这样的系统是在两颗大质量中子星合并后形成的，也是在所谓的坍缩过程中形成的，坍缩是指一颗旋转恒星的坍缩和随后的爆炸
到目前为止，这种吸积盘的内部组成还没有被很好地理解，特别是关于形成过量中子的条件
大量中子是合成重元素的基本要求，因为它能实现快速中子俘获过程或r过程
几乎无质量的中微子在这一过程中起着关键作用，因为它们能够实现质子和中子之间的转换
模拟吸积盘的剖面图
信用:GSI亥姆霍兹森特朗有限公司 “在我们的研究中，我们首次通过实验室计算机模拟系统地研究了大量圆盘构型的中子和质子的转化率，我们发现只要满足某些条件，圆盘中的中子就非常丰富，”Dr
奥利弗刚刚从相对论天体物理学组的GSI的研究部门理论
“决定性因素是磁盘的总质量
圆盘越大，中子就越经常是由质子在中微子发射下捕获电子而形成的，并可用于通过r过程合成重元素
然而，如果圆盘的质量太高，逆反应的作用会增加，这样更多的中微子在离开圆盘之前会被中子重新捕获
这些中子然后被转换回质子，这阻碍了r-过程
“研究表明，多产重元素的最佳圆盘质量约为0
01到0
1太阳质量
该结果提供了强有力的证据，证明产生具有这些精确质量的吸积盘的中子星合并可能是大部分重元素的起源点
然而，这种吸积盘是否以及多频繁地出现在黑洞系统中目前还不清楚
除了可能的物质喷射过程之外，由Dr
安德烈亚斯·鲍斯温也在研究喷射物质产生的光信号，在未来对碰撞中子星的观测中，这些光信号将被用来推断喷射物质的质量和成分
正确读取这些光信号的一个重要组成部分是准确了解新形成元素的质量和其他属性
“这些数据目前还不够
但是有了下一代加速器，比如FAIR，未来将有可能以前所未有的精度测量它们
理论模型、实验和天文观测之间协调良好的相互作用将使美国研究人员在未来几年能够测试中子星合并作为r过程元素的起源，”鲍斯温预测
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