华商专访:探测到引力波?黄金原来是这样来的

华商网-华商报 @ 2017-10-18 06:39:36

  10月16日晚上,全球多国科学家同步举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号(昨日华商报B02版报道)。

  昨日,就读者关心的一些问题,华商报记者采访了中国科学院紫金山天文台科普部主任张旸。

  铁之后更重的元素形成

  要经历某些极端天体演化

  华商报:报道中说,黄金等重金属来源于中子星合并,这是怎么回事?

  张旸:这就要涉及宇宙中天体演化以及各种元素锻造的过程。我们现在知道有一百多种化学元素。但宇宙初期基本上只有两种元素:一种是氢,一种是氦,也是化学元素表中最轻的两种元素。其他那么多元素是从哪里来的呢?都是在氢和氦的基础上,通过恒星和其他天体的演化逐步产生的。我们知道,恒星每时每刻都在进行着热核聚变反应,燃烧氢或氦,形成氧和硫等元素。但一般恒星的演化,到铁就为止了。那么铁之后更重的元素是哪里来的呢?很多元素是在恒星死亡后发生大的爆炸产生白矮星,在这个过程中再产生一批更重的元素。但即使在这个过程中,像金这样特别重的元素还是没法形成的,理论上还需要中子星合并、超新星爆发这样更进一步的极端天体演化过程才能形成。宇宙中的元素,就是这样一步一步来的。正是由于金这样的特别重的元素产生的机会很少,所以也就更珍贵、更少。

  现在的太阳不是第一代恒星

  华商报:怎么理解地球上的黄金也来源于中子星合并?

  张旸:这些重元素在恒星爆炸等宇宙事件的过程中,被散发到宇宙空间中,变成了漂浮在宇宙中的尘埃。这些尘埃经过无数亿年的漂移和汇聚,和氢等尘埃重新聚合在一起形成星云,其中主要的成分还是氢。在星云再次演化成恒星的过程中,氢被压缩之后重新被点燃,进行热核聚变反应,就诞生了一颗新的恒星。在氢等比较轻的元素聚合形成恒星的同时,在新恒星周围的尘埃中,这些相对比较重的元素,在恒星周围形成了行星,所以这些行星基本上和恒星是同时形成的。现在再来说地球上的金、银等重元素是从哪里来的,是在太阳存在之前其“附近”就存在过的别的恒星,爆炸之后产生了各种元素,在重新生成星云并演化产生太阳这个新恒星以及地球这样行星的过程中留在了地球上。所以,现在的太阳肯定不是第一代恒星,而可能是第二代、第三代恒星了。其实不光是重元素,所有比氢和氦重的元素,包括组成我们人体的所有元素,都是在恒星的生命过程中一步一步演化来的。从一片虚无到如今,宇宙已经过了138亿年的演化。

  一勺中子星质量就达10亿吨

  华商报:黑洞该怎么理解?中子星有什么特点?白矮星是怎么回事?

  张旸:黑洞里面是什么样子,没人知道。说黑洞通常会说“视界”,是指一个范围,在这个范围内没有任何的信息发散出来。只能通过外部的现象来推测和了解它的存在。黑洞、中子星、白矮星,是恒星演化到最后的三种不同的归宿。普通恒星包括我们的太阳,死亡后会变成白矮星;如果恒星质量大到一定程度,死亡后就会变成中子星;再大到一定程度,死亡后就会变成黑洞。

  这次观测的是中子星合并。中子星密度特别大,它把原子外层的电子和原子核内的质子、中子都压缩在一起了。所以,直径几百万公里的恒星,死亡后演化成中子星,会被压缩到直径20公里左右大小。它的密度有多大?一勺中子星,质量就达10亿吨以上。这次事件中,双中子星合并之后变成了什么,依然没有答案。科学家列出了两种可能,一种是变成了质量非常大的中子星,另一种是变成了黑洞。但不管是什么,它的质量大约相当于2.74个太阳。 华商报记者 马虎振

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