出品：川陀太空
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宇宙的神奇正在逐渐超出我们的想象，我们正从各种事件中剖析出更加深层的奥秘。根据以往的知识我们知道，太阳系在46亿年前诞生之前，还经历了至少两轮的恒星爆发，超新星爆发形成的重元素在这里逐渐聚集，其机制是恒星核聚变过程可诞生比氧元素更重的元素，比如铁-56，比铁-56更重的元素则来自超新星爆发过程中存在的核合成。核合成出现时，更重的元素就出现了，其中包括钚、铀等元素。
图注：中子星合并的模拟图
由此我们可以得知，太阳系有今天丰富的元素周期表，这都是古老恒星爆发、红巨星S过程等积累下来的，换句话说，人类的科技成就建立在46亿年前宇宙为我们积累的重元素基础上。如果没有太阳前身恒星的超新星爆发，今天的太阳系中就没有钚、铀等元素，那么我们就不可能造出原子弹、氢弹，核反应堆也不可能存在。今天我们就来说与超新星爆发无关的另一种天体：中子星，中子星也为人类科技的发展贡献了不可磨灭的力量。
图注：铀原子参与的核反应
图注：如果没有超新星爆发，我们还无法获得铀元素，当然也就没有所谓的原子弹
引力波的发现拉开序幕
2017年8月，位于美国的激光干涉仪引力波天文台（以下简称LIGO）和意大利的处女座探测仪同时发出警报，探测到了来自遥远宇宙的两颗中子星碰撞产生的引力波信号。这次事件的编号为GW170817，发生于1.3亿光年之外，所处星系编号为NGC 4993。在GW170817事件中，费米伽玛射线望远镜也探测到GW170817的伽玛射线信号，与引力波信号间隔仅为1.7秒。换句话说，这次合并发生的时间就在短短1.7秒内，这次事件制造的重元素来自中子星合并之后形成的千新星R过程，创造出相当于200个地球质量的黄金。重元素更是占到了太阳质量的6%，相当令人震撼。
图注：费米伽玛射线望远镜也探测到GW170817的伽玛射线信号
天文学家将中子星合并创造的千新星事件称为AT2017GFO，欧洲南方天文台（ESO）等平台针对不同的波长对其进行了细致观察。天文学家还专门用调用甚大望远镜（VLT）以及X-shooter 仪器对千新星进行了观测。X-shooter 仪器是一种多波长光谱仪，能够在紫外线B（UVB）、可将光和近红外光（NIR）下进行有效观测。X-shooter 仪器的数据表明，千新星含有大量的重元素。
形成重元素的过程：核合成
化学元素的合成也被叫作元素的“核合成”，天文学家对此并不陌生。据我们了解，元素一般形成于超新星、衰老行星的外层以及有规则的恒星中，可是具体到中子俘获以及重元素是如何形成的层面，我们的认识仍存在着空白的区域，AT2017GFO千新星事件的发现成功填补了我们这块的认识空白。
图注：红巨星内部的元素合成
恒星具有极端高温环境，可产生许多元素，但是只有在极热的环境条件下才能产生较重的元素。仅在某些特定的环境中，例如千新星的周围，才具备足够多的自由中子。在千新星中，原子持续受到大量中子的猛烈攻击，导致俘获快中子过程中产生了较重元素。中子俘获分为两种：俘获快中子和俘获慢中子，每一种中子俘获都能产生大概一半重于铁的元素。俘获快中子使原子核俘获中子的速度比其衰弱的速度要快，进而产生重元素。很早之前，科学家就确认了中子星和脉冲星之间有着密切联系，但是还不能证明中子星的确是由中子组成的，即便在光谱上的观测中，天文学家还不能得到肯定的答案。目前这一过程就已经被还原，而且有间接证据指明千新星或许就是俘获快中子过程的发生地。
图注：超新星能够摧毁一切，但也留下了新的元素种子
自1932年英国剑桥卡文迪许实验室的詹姆斯-查德威克发现中子后，天文学家随之提议宇宙中存在着中子星。天文学家弗里茨-兹维奇和沃尔特-巴德于1934年的一篇调查研究中，提出了“一颗超新星是普通恒星转变为中子星的过渡，主要组成部分是中子”这一论断，诸如此类的恒星或具备小半径和高密度的特点。GW170817引力波事件形成的AT2017GFO千新星，让我们知道中子俘获产生的新材料与中子星碰撞可以直接联系起来，确认中子星是由中子构成的，并将饱受争议的俘获快中子过程与这类天体的碰撞相联系。现在我们很清楚元素大多数来源于普通恒星、超新星爆炸或老恒星的外层，不过我们还不清楚最后那个过程发生的具体位置，也就是俘获快中子的具体位置在哪，就是这个位置产生了元素周期表中的重元素。
图注：超新星、千新星形成的重元素为后续生命的出现奠定了基础
我们能喝水矿泉水还得感谢中子星
通过对2017年爆炸后的观测数据进行重组分析，我们现在能够确定在这个火球中存在着重元素锶，也就是说，我们能够证实中子星在宇宙中的碰撞产生了该元素。锶元素是人体必不可少的微量元素，矿泉水中每升有0.20毫克的锶，如果缺锶元素，那么对人体骨骼、牙齿的生长是会有影响的。我们不妨换个角度看，1.3亿光年之外的中子星合并形成的AT2017GFO千新星就是一个宇宙工厂，产生了诸如锶这样的重元素，这些元素为今后这里形成生命提供了重要的物质基础。中子星合并的1.7秒创造出相当于200颗地球的黄金，这座宇宙工厂每次开工都为人类创造矿泉水、必要元素。
图注：矿泉水中的重元素来自中子星合并
2019年10月24日，关于识别两颗中子星碰撞产生的锶元素的研究出炉，刊登在《自然》杂志，第一作者是来自哥本哈根的科学家达拉沃特森博士，进一步证实了中子星合并过程对人类诞生的重要意义。如果没有中子星，我们甚至连矿泉水都喝不上。
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