古老恒星的秘密 出现地球不存在的未知元素(图)
宇宙的秘密,对于人类而言依旧不计其数。(图片来源:Adobe Stock)
人类历史的长河中,宇宙一直是引发好奇与思考的源头。关于宇宙是由什么组成,科学家在过去的世纪中揭示了恒星的关键作用,恒星在宇宙中扮演了基本的角色,影响着几乎所有事物,包括元素周期表上的元素。
宇宙组成揭密
每颗恒星的诞生、存在和终结都会产生周期表中的元素,元素在宇宙中不断生成和转化,形成了复杂的元素谱系,其中包括我们熟知的氢、氧、金和铀等。这一循环开始于约 140 亿年前,这过程到至今仍在不断重复。然而,如何测量整个宇宙组成的方法仍然难以实现,因为宇宙中的物体拥有不同的成分,反映了它们不同形成的环境和历史。
人类了解的元素周期表中,氢是最轻的原子,也是宇宙中最早诞生、数量最多的元素,氢占宇宙物质的91.2%。然而,五彩斑斓的宇宙不仅仅来自氢元素,不同的元素以恒星、气体云、行星、彗星、小行星和流星的形式集结在一起,共同营造着宇宙。与宇宙不同的是,人体中最丰富的元素是氧,占每个人体重的65%,碳则是第二丰富的元素。
一个元素可以多重?北卡罗莱纳州立大学团队为解惑这些问题进行研究。宇宙的构成充满神秘,美国北卡罗莱纳州立大学的研究团队深入追查,揭示了元素多样性的谜底。北卡罗莱纳州立大学在新闻稿中提出恒星是元素的制造厂,在那里,它们不断地将元素融合或分裂,形成我们所知更重或更轻的元素。元素的重量主要寄讬在原子质量,目前已知最重的元素是铀,拥有238 u的原子质量。
最新的研究证据发表在英文学术期刊《科学》上,古老的恒星竟能诞生出原子质量超过260 u的未知极重元素,比地球上任何元素都更加沉重。这一发现加深了我们对于恒星中元素生成的理解,迫使人类重新审视宇宙和恒星的演变。
重元素的生成
目前所知最重的元素──铀,仅能透过快中子捕获过程在中子星上生成。想像一个原子核漂浮在一群中子当中,突然间,不到 1 秒的时间内,一群中子附着在这个原子核上,最后发生一些内部的中子转换质子的变化,就形成了像金、铂或铀这样的重元素。
科学研究显示,最重的元素其实没有稳定性或是放射性,这表示它们会随着时间而衰变,这种衰变过程被称为核分裂(或核裂变)。物理学副教授伊恩·罗德勒认为,想要制造比铅和铋更重的元素,就必须仰赖快中子捕获过程。由于过程需要庞大的能量和中子,最佳发生时机点是在中子星的诞生或死亡,或者当中子星相互碰撞提供所需物质的时刻。
这项研究中,研究团队重新审视了银河系中的42颗恒星,关注它们的重元素含量。这些恒星早期的快中子捕获过程形成了一些重元素。通过对每种重元素的更广泛观察,研究人员发现了以前未被识别的模式。研究推断,一些位于元素周期表中的元素,可能是重元素分裂后的残余物质。快中子捕获过程能产生原子量至少260 u的元素,随后这些元素分裂成更轻、更稳定的元素。罗德勒表示,在太空中发现这些元素,使科学家们能够深入研究核分裂和模式,进而理解各种元素是如何形成的,因为目前在地球的自然界中尚未发现原子量为260 u的元素,甚至在核武测试中也未曾观察到。
责任编辑:天玶
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