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1、星盘成分比例查询
星盘成分比例查询
作者:文/虞子期
在早前的宇宙中,科学家们就已经研究得出:在巨星的坍塌核心、或是合并中子星,都可以创造出宇宙的重元素。然而,却无法解答中子星的合并是否是黄金/白金的唯一来源!于是,这便成了研究人员们想要解开的另一个谜团。下图所展示的是两个中子星合并的插图,在早期宇宙中,也正是zhèzhǒng类型的恒星碰撞,导致了重元素的产生。
中子星是否是重元素的唯一来源关于宇宙中r- process元素的起源探索,其本身就是一个多学科的挑战,会使用到银河化学的进化模拟、二元群体合成模型以及核合成计算等方面内容,旨在确定有哪些天体世间对它的形成带来了影响。最后,研究人员得出这样的结论:如guǒ只是单纯的依靠这些合并,是无法解释通过r-过程所产生的所有元素的,即中子星并不是重元素的唯一来源。
只有了解形成了多少个恒星,才能获得元素创造的基础,并且还需结合不同的专业领域,这大概就是为什么会被称为“银河系”的研究领域考古学。科学家们正在研究这个难题的不同部分,为了找到宇宙中重金属的来源,研究人员一直没有放弃探测古老恒星的表面。为了解开宇宙中重金属的神秘面纱,在这项新研究中,还使用了星系形成的数值模拟,因为它可以追溯到大爆炸。与此同时,找到在早期宇宙中形成的金和其他重元素的痕迹,还观察了旧恒星的表面,以此来测量它们的化学成分。
碰撞确定了重元素起源的重要一步碰撞的两颗中子星,一般会产生两种结果:在第一种情况下,恒星产生的元素,会比周期表上的镍和铁重,并且还会发射引力波(向内螺旋时),而处在这个宇宙时空的宇宙涟漪,则会从快速轨道的恒星中获取自己需要的能量,最后碰撞的中子星合并,便成了铂,铀和金等元素的来源。
科学家在引力波检测后,通过首次对GW170817进行了红外观测发现,那些形成的亚原子粒子中较重的元素被粉碎在了一起。研究人员在中子星de红外光谱中,看到了重元素的身影,并且很多材料被抛出,这对确定宇宙中重元素的起源打下了重要的基础。但是,至于这种碎片发生的频率、以及它们投射到星际空间的材料具体有多少并不清楚。
重元素影响高质量巨行星的形成我们的宇宙历史拥有几个明确的时代,比如其中的星系开始形成行星的点。由于这些重元素必须由宇宙中的第一颗恒星产生,所以,第一颗行星也只能在后代恒星周围形成。科学家们了解第一个行星的形成、如何提供关于早期宇宙的重要信息,这对天文学的许多方面都会有较大的影响,其中甚至包括寻找地外生命。
科学家们通过观察表明,光蒸发似乎是其中主要的过程。数据结果显示,更高金属度的盘能更好地“屏蔽”主星的辐射蒸发,也就是说低的金属度盘只有较短的寿命;反之,具有较高金属度的圆盘,更倾向于形成更多的高质量巨行星。这两句话简洁明了的概括重金属和行星形成之间的关系,对于行星的形成而言,有一个重要考虑因素,那就是星形盘周围气体和尘埃的分散速率。一颗巨大而密集的行星,可以形成一颗恒星和超新星,并富含大量重元素的天然气,而这个量级至少可以达到太阳的10%。
距主星的距离函数之临界金属度为何说临界金属度也是距主星的距离的函数?因为灰尘颗粒的稳定时间,主要取决于两个因素,它们分别是盘的温度和密度,而这些因素又和主星的距离有关。科学家们需要解决的第一个问题是:行星的形成到底需要多少临界金属度。研究人员对盘中尘粒沉降需要的时间,和盘的寿命进行了对比。
科学家们发现了一个普遍的结果:盘的寿命不会被尘埃颗粒沉降所需要的时间超越。当然,在两者的数据比对过程中,也涉及到了一些假设。其中的一个假设是表面金属度相同,即主恒星的表面与和它的行星形成的原恒星盘的表面。另外,研究人员还采用圆形行星轨道,如果轨道高度偏心,那么数据和理论预测进行比较会变得更加困难。
而后,研究人员有了另一个假设,即行星没有从磁盘中的初始出生地、向内迁移到它们的恒星。由此发现,只有当原星盘中达到最小金属度时,才足以形成星子。换而言之,当恒星的重元素浓度较低、或天文学科学家的术语中“金属度” 较低时,围绕年轻恒星的尘埃盘并不能存活多久,而寿命缩短的原因,很可能是来自恒星的光让尘埃云蒸发了。
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