中子星的碰撞比黑洞與恆星的合併更豐富了宇宙

的科學家 麻省理工學院來自 LINK 新罕布什爾大學計算了黑洞與中子星合併時產生的重元素量,並將他們的數據與中子星合併時產生的重元素量進行了比較。 Hsin-Yu Chen、Salvatore Vitale 和 Francois Foucart 使用了先進的模擬系統和來自 引力波天文台 LIGO-Virgo.

目前,天體物理學家並不完全了解宇宙中比鐵重的元素是如何形成的。 人們相信它們以兩種方式出現。 這些元素中約有一半是在低質量恆星(0,5-10 個太陽質量)的生命最後階段形成的。 然後他們是紅巨星。 有發生 核合成 而不是快的時候 中子 被低中子密度和中等溫度的核素捕獲。

圖片來源:Pixabay/ 那些

另一方面,另一半重元素是快速創建的 進程, 用於超新星和千新星爆炸。 然後快速捕獲許多中子,隨後發生一系列衰變,導致形成穩定的元素。 這個過程需要高溫和非常密集的中子流。 然而,科學家們爭論 r 過程發生的位置。

2017 年,LIGO-Virgo 簽署了一份 中子星合併 導致巨大的爆炸,稱為 基洛諾娃, 引領。 當時確認在這個過程中形成了重元素。 然而,在中子星與黑洞合併之後,r 過程也有可能立即發生。

科學家們懷疑,當一顆中子星被 引力場 黑洞將大量富含中子的物質拋入太空。 不過專家指出,這個過程一定是一個質量相對較低、旋轉速度非常快的黑洞。 一個太大的黑洞會很快變成物質 中子星 吸收,很少會進入太空。

Chen、Vitale 和 Foucart 最先介紹了人群 重元素 比較了兩種類型的 r 過程中出現的情況。 在這樣做的過程中,他們測試了許多模型,根據這些模型可以運行 r 過程。

大多數模擬表明,在過去 2,5 億年中,中子星合併產生的重元素比黑洞和中子星碰撞產生的重元素多 2 到 100 倍。 在黑洞緩慢旋轉的模型中, 中子星 重元素數量是黑洞和中子星融合的兩倍。 另一方面,當中子星合併時, 黑洞 旋轉緩慢,質量低 - 不到 5 個太陽質量 - 比 r 過程中的重元素多 100 倍。 然而,我們目前擁有的數據傾向於排除此類黑洞的存在。

該研究的作者已經計劃使用來自 LINK、處女座和新日本人 KAGRA探測器 改進。 所有這三種儀器都應該可以在明年再次使用。 對宇宙中重元素的產生率進行更精確的計算將有助於更好地確定遙遠星系的年齡。

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