宇宙中的化學元素是如何產生的？像金和鈾這樣的重元素是從哪里來的？來自達姆施塔特的GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung的一個研究小組與來自比利時和日本的同事一起使用計算機模擬顯示，重元素的合成在黑洞吸積盤中很常見。已形成元素豐度的預測提供了未來實驗室需要研究哪些重元素的見解。研究結果發(fā)表在《皇家天文學會月刊》上。

今天地球上的所有重元素都是在天體物理環(huán)境的極端條件下形成的：在恒星內部、恒星爆炸中以及在中子星的碰撞中。研究人員對這些天體物理事件中形成最重元素(如金或鈾)的合適條件感到好奇。2017年對源自中子星合并的引力波和電磁輻射的首次觀測表明，許多重元素可以在這些宇宙碰撞中產生和釋放。然而，問題仍未解決，即材料何時和為何被拋出，以及是否可能有其他可以產生重元素的情況。

來自GSI理論研究部門相對論天體物理學小組的Oliver Just博士解釋說，在研究中，他們首次通過精心設計的計算機模擬系統(tǒng)地研究了黑洞吸積盤中的中子和質子的轉換率。研究發(fā)現(xiàn)，只要滿足某些條件，吸積盤的中子含量非常豐富。

決定性的因素是吸積盤的總質量。吸積盤的質量越大，中子就越容易通過在中微子發(fā)射下捕獲電子而從質子中形成，從而合成重元素。然而，如果吸積盤的質量太大，反而會起反作用，使更多的中微子在離開吸積盤之前被中子重新俘獲。然后這些中子又被轉化為質子，這就阻礙了重元素的出現(xiàn)。

研究顯示，多產重元素的最佳吸積盤質量約為0.01至0.1太陽質量。這一結果提供了強有力的證據，證明中子星合并產生的吸積盤可能是大部分重元素的起源點。

除了質量噴射的可能過程，研究小組還在研究由噴射物質產生的光信號，這些信號將在未來對碰撞中子星的觀測中被用來推斷噴射物質的質量和成分。

這些數(shù)據目前還不夠。但是隨著下一代加速器的出現(xiàn)，如FAIR，未來將有可能更精確地測量它們。

該研究論文題為"Neutrino absorption and other physics dependencies in neutrino-cooled black hole accretion discs"，已發(fā)表在《英國皇家天文學會月刊》期刊上。

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參考資料：https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/509/1/1377/6384847?redirectedFrom=fulltext

標簽： 金子 重元素 吸積盤