密歇根州立大学 艺术家展示了太阳系的形成过程，捕捉到了放射性核融入固体的瞬间，这些固体将会变成陨石
信用:比尔·萨克斯顿/国家科学基金会/ AUI / NRAO 一组国际研究人员追溯了太阳系的形成
60亿年前获得了对周期表中最重元素的宇宙起源的新见解
由国际核天体物理学研究网络的科学家领导
和核天体物理联合研究所——元素演化中心
这项研究发表在最新一期的《科学》杂志上
我们在日常生活中遇到的重元素，如铁和银，在宇宙之初并不存在
70亿年前
它们是通过将原子结合在一起的被称为核合成的核反应及时产生的
特别是碘、金、铂、铀、钚和锔，一些最重的元素，是由一种叫做快速中子俘获过程或r过程的特定类型的核合成产生的
几十年来，哪些天文事件能产生最重元素的问题一直是个谜
今天，人们认为r过程可能发生在两颗中子星之间、一颗中子星和一个黑洞之间的剧烈碰撞中，或者发生在大质量恒星死亡后的罕见爆炸中
这种高能事件在宇宙中很少发生
当它们这样做时，中子被结合到原子核中，然后转化成质子
由于元素周期表中的元素是由它们原子核中的质子数来定义的，所以r过程会随着更多的中子被俘获而建立更重的原子核
r过程产生的一些原子核具有放射性，需要数百万年才能衰变为稳定的原子核
碘-129和锔-247是在太阳形成之前产生的两种这样的原子核
它们被结合到固体中，最终作为陨石落在地球表面
在这些陨石中，放射性衰变产生了过量的稳定核
今天，这种过剩可以在实验室中测量，以便计算出太阳系形成前存在的碘-129和锔-247的数量
为什么这两个r过程核如此特殊？它们在普通情况下有一个特殊的性质:它们的衰变速度几乎完全相同
换句话说，数十亿年前碘-129和锔-247被创造出来后，它们之间的比例没有改变
“这是一个惊人的巧合，尤其是考虑到这些原子核是陨石中仅有的五个放射性γ过程原子核中的两个，”贝努瓦公司说？te？这项研究的领导者，来自康科利天文台
“随着碘-129与锔-247的比例被及时冻结，就像史前化石一样，我们可以直接看到构成太阳系的最后一波重元素生产，以及太阳系内的一切
" 碘有53个质子，比锔有96个质子更容易产生
这是因为需要更多的中子俘获反应才能达到锔的更高质子数
因此，碘-129与锔-247的比例高度依赖于它们产生时可用的中子数量
研究小组计算了中子星和黑洞碰撞合成的碘-129与锔-247的比率，以找到重现陨石成分的正确条件
他们的结论是，在太阳系诞生前的最后一次r过程中，可用的中子数量不能太高
否则，相对于碘而言，会产生太多的锔
这意味着非常丰富的中子源，比如在碰撞中从中子星表面剥离的物质，可能并没有发挥重要作用
那么是什么创造了这些r过程核呢？虽然研究人员可以提供关于它们是如何制造的新的和有见地的信息，但他们无法确定创造它们的天体的性质
这是因为核合成模型是基于不确定的核属性，并且还不清楚如何将中子可用性与特定的天文物体(如大规模恒星爆炸和碰撞中子星)联系起来
“但是碘-129与锔-247之比能够更直接地反映重元素核合成的基本性质，这是一个令人兴奋的未来前景，”该项研究的合著者、圣母大学的尼科尔·瓦什说
有了这个新的诊断工具，天体物理模拟的保真度和对核特性的理解的进步可以揭示哪些天体创造了太阳系中最重的元素
“像这样的研究只有当你把一个多学科的团队聚集在一起时才有可能，在这个团队中，每个合作者都为这个难题的不同部分做出贡献
吉纳-中东欧2019前沿会议为促成当前成果的合作正式化提供了理想的环境，”科特迪瓦说
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