国产一级a片免费看高清,亚洲熟女中文字幕在线视频,黄三级高清在线播放,免费黄色视频在线看

打開APP
userphoto
未登錄

開通VIP,暢享免費(fèi)電子書等14項(xiàng)超值服

開通VIP
黃金從哪來(lái):宇宙的煉金術(shù) | 天問(wèn)專欄

?雙中子星合并示意圖:扭曲的網(wǎng)格顯示了引力波輻射造成的空間扭曲,噴射狀的光束是伽馬射線暴的藝術(shù)表現(xiàn);旋轉(zhuǎn)的氣體代表在合并中被拋出的物質(zhì),圖片來(lái)源:LIGO Caltech。



萬(wàn)物本是太一,藉由分化從太一創(chuàng)造出來(lái)。

——《翠玉錄》





黃金與貪欲
問(wèn)


1532年11月16日,西班牙侵略者西斯科·皮薩羅與印加帝國(guó)皇帝阿塔瓦爾帕在秘魯高原卡哈馬卡相遇。皮薩羅只帶了168名西班牙士兵。印加帝國(guó)的皇帝帶著八萬(wàn)之眾,他聽(tīng)聞這些士兵軍容不整,完全是烏合之眾,于是毫無(wú)防備地與這些西班牙人欣然會(huì)面,允許他們站在距離自己很近的地方交談。


然而,他不知道的是這些西班牙人裝備著遠(yuǎn)比自己部隊(duì)先進(jìn)的鋼制盔甲、刀劍和火器。戰(zhàn)爭(zhēng)開始后,皇帝頃刻被皮薩羅俘虜,幾乎所有的貴族和有能力指揮戰(zhàn)斗的人也同時(shí)被消滅,印加帝國(guó)的軍隊(duì)隨即土崩瓦解。


為了贖回自己的性命,阿塔瓦爾帕供上了一筆史上聞名的贖金——足以裝滿一間房屋(使用面積32平米,挑高2米4)的黃金。皮薩羅收下了贖金,但仍沒(méi)有放過(guò)阿塔瓦爾帕的性命,他的貪欲超過(guò)了這些黃金。


西班牙和印加帝國(guó)遠(yuǎn)隔重洋,差不多是世界上距離最遠(yuǎn)的兩處。皮薩羅沒(méi)有受過(guò)多少教育,對(duì)印加帝國(guó)的歷史幾無(wú)了解。阿塔瓦爾帕無(wú)疑對(duì)西班牙更為無(wú)知,因此對(duì)自己遭遇的敵人毫無(wú)準(zhǔn)備,不僅僅中了一個(gè)今天我們看來(lái)幼稚至極的圈套,并且也沒(méi)有料到西班牙武器裝備的威力,更不知道西班牙人的侵略惡績(jī)。


但無(wú)論是侵略者皮薩羅,還是皇帝阿塔瓦爾帕,顯然都深知黃金的價(jià)值。西班牙人為了黃金之國(guó)的誘惑不惜遠(yuǎn)渡重洋,印加皇帝也同樣有收集黃金的愛(ài)好。在印加帝國(guó),黃金被用于供奉神靈,裝飾神廟和御座。


煉金,古來(lái)皆有之
問(wèn)


雖然并不是每一個(gè)人都癡迷黃金,比如曼哈頓工程的科學(xué)家們?cè)?jīng)將實(shí)驗(yàn)用剩的黃金做了一個(gè)門墊。但“黃金對(duì)于人類有普遍的誘惑”這點(diǎn)似乎不必懷疑。黃金其實(shí)沒(méi)有什么實(shí)際用途,它非常的“懶惰”:硫酸和強(qiáng)堿都不會(huì)侵蝕它,風(fēng)吹雨淋也不會(huì)讓它變質(zhì);它又很柔軟,幾乎無(wú)法勝任任何有實(shí)際作用的工具。即使黃金真的可以做些器物,那也注定是少數(shù)人的玩物;它的產(chǎn)量非常低,全世界每年開采的黃金總量,可以輕易地放入到一個(gè)普通人家的臥室里,而人類歷史上所有開采出黃金的體積還不到一個(gè)體育館。


黃金最大的用處在于它極為適合制作首飾及其它奢侈裝飾物,這是因?yàn)辄S金具有極高的延展性,無(wú)需加熱就可以加工,一克的黃金甚至可以被拉成上千米的金絲。經(jīng)過(guò)錘打,同樣重量的黃金甚至可以被展開成近一平方米的金箔。


此外,黃金化學(xué)性質(zhì)的懶惰以及稀少的產(chǎn)量也成就了它作為天然貨幣不可動(dòng)搖的地位。想象一下,如果我們使用鐵作為貨幣,它動(dòng)不動(dòng)就生銹的問(wèn)題使得貨幣的持有人面臨財(cái)富可能隨著天氣而貶值的風(fēng)險(xiǎn)。


黃金是如此的誘人。古今中外寄望能在自己的丹鼎或是坩堝中“點(diǎn)鐵成金”的術(shù)士史不絕書。中國(guó)古代大煉丹家葛洪在著作《抱樸子》中開辟專篇,論述黃金煉制之道。他認(rèn)為:水火是天生的,卻可以通過(guò)方諸(一種承接露水的工具),陽(yáng)燧(打火工具)獲取,鉛本來(lái)是白色的,卻可以轉(zhuǎn)化為赤丹,丹本性是紅色的,卻也可以變化為白色的鉛。


變化是天地之間的自然規(guī)律,為何懷疑金銀不可以用其它的物質(zhì)來(lái)制作呢? 葛洪聲稱自己就生成了黃金,也親眼見(jiàn)到過(guò)其他術(shù)士煉成黃金,并且也在自己的書中記錄了煉制黃金的若干方法。其中一種涉及到使用雄黃、牛膽、赤土、石膽、戎鹽等先煉出一種似銅的金屬。用這種金屬做成筒,再經(jīng)過(guò)若干煉制后加入丹砂和水銀即可煉成黃金[1]。


葛洪認(rèn)為這是簡(jiǎn)約而有效的方法,不必有圣賢天才就可以實(shí)現(xiàn)。但另一方面又承認(rèn),雖然自己知道制作金銀的方法,但自身卻受困貧寒,確實(shí)無(wú)法讓他人相信方法的有效性。古今中外的煉金術(shù)士其實(shí)莫不如此,縱然留下的煉金秘籍頗為豐富,但能夠據(jù)此生成大量黃金,并經(jīng)得起實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的卻沒(méi)有聽(tīng)聞。


葛洪對(duì)于物質(zhì)變化的看法無(wú)疑有其道理。葛洪曾經(jīng)加熱丹砂,獲得水銀。這種成功迷惑了他,使他堅(jiān)信黃金也可能通過(guò)某種方式煉制出來(lái),但其實(shí)現(xiàn)難度卻超出了他的估計(jì)。煉金者往往迷惑于黃金的外表,執(zhí)著于還原黃金的色澤和其它外在性質(zhì),卻沒(méi)有理解到黃金之所以為黃金在于其完全由金原子構(gòu)成。 


如果我們拿起一塊黃金,將其切割為原狀的一半,之后繼續(xù)將每一半再次分割為二,并且不斷地重復(fù)這個(gè)過(guò)程。最后,我們將得到一顆顆完全相同的代表黃金最基本單元的黃金微粒,也就是金原子。要想將黃金變?yōu)槠渌慕饘伲蛘呦胍獙⑵渌饘俎D(zhuǎn)化為黃金,就必須在原子的層次上對(duì)其進(jìn)行改造。


?圖1(上):中國(guó)西漢?;韬钅怪谐鐾恋慕痫?。


?圖1(下):電子顯微鏡之下的一小塊黃金的樣子。粗略的說(shuō),每一個(gè)凸起,就是一個(gè)金原子大致的樣子。金原子半徑是一個(gè)五角硬幣的一億分之一 [10,11]。


圖1(下)中,我們可以看到一小塊金子在解析到原子分辨率的樣子。圖中我們看到的一個(gè)金原子里,其實(shí)大多數(shù)地方是空的,而且遠(yuǎn)比氣象衛(wèi)星運(yùn)行的太空環(huán)境空曠。幾乎所有金原子的質(zhì)量都集中在原子核心極小的區(qū)域里,絕大多數(shù)的空間由金原子的電子占據(jù)。


這些電子就好像是黃金別墅里的巡邏犬,圍繞金原子核瘋狂地運(yùn)動(dòng)。電子帶有負(fù)電,而原子核帶有正電。在黃金中,原子核和電子之間的吸引力將原子綁在一起,原子核彼此之間,同種電荷的電磁斥力又阻止它們緊密地結(jié)合在一起。


我們?nèi)f花筒一樣多彩的世界,在微觀層面,完全是由少數(shù)幾種像金原子這樣的基本單元構(gòu)成的。供我們呼吸的氧氣是氧原子構(gòu)成的單質(zhì)。水則是由氧原子和氫原子構(gòu)成的化合物。構(gòu)成生命體的重要組件——蛋白質(zhì),則主要由氫原子、氧原子、碳原子、氮原子以及其它少數(shù)原子構(gòu)成。


化學(xué)家將所有的原子按照原子核攜帶的正電荷的數(shù)目,按順序排列起來(lái),得到了一張記錄所有原子的元素周期表。在元素周期表上一共118種元素,其中大多數(shù)在自然界中已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),但也有少數(shù)序號(hào)很高的原子完全是人類在實(shí)驗(yàn)室中造出來(lái)的。


?元素周期表,圖片來(lái)源:Sciencenotes.org


常見(jiàn)的金原子核中包含79個(gè)帶正電的質(zhì)子和118個(gè)不帶電的中子。單個(gè)質(zhì)子和單個(gè)中子的質(zhì)量差不多,質(zhì)子的數(shù)目決定了原子屬于哪一種元素。具有同樣質(zhì)子數(shù)但不同中子數(shù)的原子互為同位素。金原子有5種主要的同位素,但只有包含118個(gè)中子的這種是穩(wěn)定的。


葛洪在煉丹爐里將赤丹加熱轉(zhuǎn)化為水銀,不過(guò)是讓汞原子和硫原子最外層的電子數(shù)目發(fā)生了一些變化。距離改變?cè)雍说膶傩赃€差得很遠(yuǎn)。事實(shí)上,直到1932年,查德威克用一束α射線(就是氦原子核)轟擊硼原子,敲出了硼原子核中的中子,并且將硼原子轉(zhuǎn)化成了氮的同位素(13N),人類才第一次真正解鎖了操作原子核的技能(嚴(yán)格來(lái)說(shuō),在查德威克之前已經(jīng)有科學(xué)家打破過(guò)原子核,但查德威克是第一個(gè)提出正確理論解釋的人)。


不過(guò),除了在少數(shù)的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室或者是大型對(duì)撞機(jī)里,原子在地球上是相當(dāng)“安全”的。誠(chéng)然,有些自然界發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)會(huì)使得原子丟失一兩個(gè)電子,但除非原子本身不穩(wěn)定,無(wú)論是火山口的熔巖中,還是地球核心的高溫高壓環(huán)境,都難以傷害原子核分毫。那么,問(wèn)題來(lái)了。地球上為什么會(huì)存在黃金呢?更進(jìn)一步地,地球上為什么會(huì)存在這么多種不同的元素呢?


太陽(yáng)能生成黃金么?
問(wèn)


黃金的起源需要到宇宙空間中追尋。從宇宙歷史中看,大規(guī)模的“煉金活動(dòng)”只有兩種可能的場(chǎng)所:宇宙大爆炸和恒星熔爐。在這些極端環(huán)境中,原子核攜帶了極高的動(dòng)能。當(dāng)它們互相碰撞時(shí),原子核之間的庫(kù)倫斥力也無(wú)法阻擋原子核的結(jié)合。新的元素可以從中誕生。


宇宙曾經(jīng)在早期處于一種高溫高密度的狀態(tài)。在宇宙誕生早期,宇宙空間是充斥著純粹能量的海洋。隨著宇宙膨脹,宇宙空間的溫度會(huì)下降,基本粒子開始從熱平衡中凍結(jié)出來(lái)。在宇宙大爆炸后1秒,宇宙充滿了自由的質(zhì)子(也就是氫原子核)和自由的中子。在隨后的3分鐘里,幾乎所有的中子都被原子核俘獲,凈效應(yīng)是產(chǎn)生了大量的氦元素。宇宙中普通物質(zhì)總量的1/4變成了氦。


宇宙大爆炸早期合成元素雖然很高效,但很快后力不繼。隨著宇宙的膨脹,宇宙中原子之間的平均距離越來(lái)越大,宇宙中的溫度也變得越來(lái)越低,這意味著原子之間的碰撞變得越來(lái)越困難。在氦原子4He合成后,宇宙中的溫度和密度已經(jīng)不再適合更高序號(hào)的元素合成,只有極為少量的鋰元素7Li合成。


宇宙在鋰元素形成后陷入了無(wú)聊,沒(méi)有光,也沒(méi)有生氣。但在黑暗中,氫元素和氦元素漸漸匯聚,醞釀恒星的革命。在宇宙大爆炸大約1億年后,第一批恒星誕生了。一般認(rèn)為這些恒星相比太陽(yáng)都是巨無(wú)霸,它們的能量?jī)A瀉而出,再次照亮了宇宙。在這些恒星的核心,氫元素和氦元素被加工為更高序數(shù)的元素。


地球的主星——太陽(yáng)的核心也在進(jìn)行著這樣的元素加工活動(dòng)。在太陽(yáng)的中心,溫度高達(dá)1500萬(wàn)攝氏度。在這樣的溫度下,兩個(gè)氫原子核會(huì)攜帶很高的動(dòng)能互相碰撞,聚合成更高序號(hào)的原子。不過(guò),太陽(yáng)當(dāng)然不會(huì)是地球上黃金的來(lái)源,因?yàn)樘?yáng)和地球幾乎在差不多的時(shí)間形成(約為50 億年前),還來(lái)不及合成重元素,更不要說(shuō)將重元素傳遞給地球。


太陽(yáng)已經(jīng)在它的核心處進(jìn)行了50億年的元素創(chuàng)造,但依然在產(chǎn)生氦原子。具體來(lái)說(shuō),兩個(gè)氫原子核也就是兩個(gè)質(zhì)子相互碰撞,形成包含一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子的氘原子核2H,同時(shí)放出一個(gè)正電子和一個(gè)中微子。 氘原子核隨后可以結(jié)合一個(gè)氫原子核轉(zhuǎn)化為氦的同位素3He。兩個(gè)3He原子核可以合成一個(gè)4He原子核并且釋放出兩個(gè)質(zhì)子(圖2)。


這一系列反應(yīng)中,氘和3He只不過(guò)是中間產(chǎn)物,凈效果是4個(gè)氫原子核合成了一個(gè)氦原子核4He。一個(gè)氦原子的質(zhì)量略小于四個(gè)氫原子的質(zhì)量之和。這中間的質(zhì)量差別都轉(zhuǎn)化為了太陽(yáng)的光和熱。每秒鐘太陽(yáng)會(huì)將六億噸的氫原子轉(zhuǎn)化為氦原子,產(chǎn)生的能量中極其微小的一部分被地球接收到,供給地球上的生命所需。 


?圖2:太陽(yáng)中心的核聚變反應(yīng)。紅球代表質(zhì)子,灰球代表中子,白球代表正電子,圖片摘自文獻(xiàn)[12]。


太陽(yáng)可以再繼續(xù)工作50億年。之后,恒星會(huì)轉(zhuǎn)入短暫的氦燃燒階段。在那個(gè)時(shí)候,太陽(yáng)中心的溫度將會(huì)升高到足以讓氦元素發(fā)生聚變反應(yīng),生成碳元素。但因?yàn)樘?yáng)的質(zhì)量不夠大,無(wú)法在合成碳以后繼續(xù)聚變反應(yīng)鏈條。


不過(guò),太陽(yáng)這樣質(zhì)量較小的恒星并非無(wú)法生成更重的元素,在低質(zhì)量恒星的演化晚期,恒星內(nèi)部存在很多的中子。中子不帶電,更容易和原子核結(jié)合。如果原子核只是積累中子,那么它并不會(huì)變成另一種元素。但是隨著中子的積累,原子核開始變得不穩(wěn)定,其中的一些中子會(huì)自發(fā)的轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子。通過(guò)這樣的方式,原子核增加了質(zhì)子數(shù),變成了序號(hào)更高的元素。


制造航空航天部件所必須的鈦、體溫計(jì)中的水銀,都可以通過(guò)這種方式形成。太陽(yáng)這樣的低質(zhì)量恒星甚至可能在演化晚期煉出一些金和銀。但這種緩慢的中子積累方式,不足以生成地球上最重的一些元素,例如鈾238。而理論計(jì)算顯示,黃金的主要煉成地,也不是太陽(yáng)這樣的初級(jí)煉金家。


合成黃金的另一道坎
問(wèn)


完成黃金的“魔術(shù)”需要更大質(zhì)量的恒星。理論計(jì)算表明,如果一個(gè)恒星的質(zhì)量大于8倍太陽(yáng)質(zhì)量,其核心就有足夠的溫度發(fā)生碳聚變之后的反應(yīng)。更重的原子核會(huì)像搭積木一樣被快速地制造出來(lái)。有趣的是,原子核的積木并不是依照原子序數(shù)按部就班地增長(zhǎng)的。有一些積木的組合要比其它的組合更容易產(chǎn)生。


這是因?yàn)檩^重的元素的原子核中因?yàn)橘|(zhì)子數(shù)量變多,帶的正電荷也會(huì)變多。兩個(gè)重元素之間的結(jié)合難度要大于結(jié)合一個(gè)較輕的原子核的難度。在大質(zhì)量恒星的演化中,原子核傾向于不斷的結(jié)合氦核增長(zhǎng)。這樣,核子數(shù)12的碳、核子數(shù)16的氧、核子數(shù)20的氖、核子數(shù)24的鎂以及核子數(shù)28的硅形成的幾率要遠(yuǎn)大于其它的原子核。


那么在大質(zhì)量恒星內(nèi)部,可以一直這樣下去,進(jìn)而合成黃金嗎?答案是否定的,還有一個(gè)巨大的障礙橫亙?cè)诤铣牲S金的道路上,那就是鐵。


鐵是元素周期表中的第26號(hào)元素。包含30個(gè)中子和26個(gè)質(zhì)子的鐵原子核是所有原子核中最穩(wěn)定的。前面提到,在大質(zhì)量恒星演化后期,原子核俘獲氦核會(huì)使得原子數(shù)為4的倍數(shù)的原子核更容易形成。硅28俘獲7個(gè)氦核后就可以形成鎳56,但鎳56不穩(wěn)定,會(huì)經(jīng)歷兩次衰變成為鐵56。


一旦原子核演化到鐵,它就很難通過(guò)聚變繼續(xù)成長(zhǎng)為更重的原子核。這樣鐵在恒星的中心自然地就富積起來(lái)。一旦鐵在恒星中心形成,恒星的末日也就不遠(yuǎn)了。因?yàn)槿魏卧噲D改變鐵原子核的反應(yīng),都會(huì)吸收能量。


換句話說(shuō),當(dāng)恒星的中心被鐵占據(jù),那么恒星的熔爐就熄滅了,不再有源源不斷地能量的供給。失去中心能源支撐的恒星會(huì)迅速的垮塌,星體在自身引力的拉扯下,無(wú)可救藥地落向中心,最后報(bào)復(fù)性地反彈膨脹,形成璀璨的爆發(fā)——超新星爆發(fā)。


有趣的是,鐵的形成雖然殺死了恒星,阻止元素的合成繼續(xù)進(jìn)行。但鐵引發(fā)的超新星爆發(fā)卻提供了另一條形成重元素的途徑。在超新星爆發(fā)前夕,恒星中心極為致密。大量的質(zhì)子和電子結(jié)合變?yōu)橹凶?,?chuàng)造了富含中子的環(huán)境。


在這種情況下,鐵和比鐵更重的原子核可以迅速地獲得中子,提升核子數(shù),變成很重的原子核,再通過(guò)衰變,形成更高序數(shù)的元素。這個(gè)過(guò)程和低質(zhì)量恒星演化晚期的煉金方式類似,但原子核獲得中子的速度要快得多,一般被稱之為r-過(guò)程,其中r代表快速(rapid)的意思。


黃金發(fā)源地——千新星
問(wèn)


人們一度認(rèn)為超新星煉金爐已經(jīng)解決了宇宙中重元素的問(wèn)題。但是,在計(jì)算了大質(zhì)量恒星超新星爆發(fā)速率,和每次能夠拋出的重元素量后,研究者開始懷疑,超新星熔爐也許遠(yuǎn)不足以生成銀河系中所有的黃金。怎么辦?理論家們的解答倒也很簡(jiǎn)單,如果殺死一顆恒星造不出足夠的黃金,那就殺死兩顆!


大質(zhì)量恒星死亡后,根據(jù)質(zhì)量的不同,死亡的遺跡可能是一個(gè)黑洞,也可能是一顆中子星。有時(shí),兩顆相互繞轉(zhuǎn)的恒星可以都變成中子星。1974年,麻省大學(xué)的天文學(xué)家泰勒和羅素發(fā)現(xiàn)了一對(duì)繞轉(zhuǎn)非??斓闹凶有牵诮?jīng)過(guò)多年的監(jiān)測(cè)后,泰勒發(fā)現(xiàn)中子星相互之間的距離變小了[9]


這是因?yàn)橹凶有窃谙嗷ダ@轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生引力波,損失動(dòng)能而靠得越來(lái)越近。也就是說(shuō),終有一天,這對(duì)雙中子星會(huì)合并到一起。有科學(xué)家猜想,在最終的合并過(guò)程中,雙中子星會(huì)將部分物質(zhì)拋射出來(lái),形成一個(gè)富含中子,可以煉制重元素的環(huán)境[8]。這個(gè)學(xué)說(shuō)在上世紀(jì)九十年代末再次被拾起,越來(lái)越多的研究者開始意識(shí)到,這可能才是宇宙重元素的來(lái)源。 


如何從觀測(cè)上驗(yàn)證這個(gè)猜想?人類可以通過(guò)多種渠道去觀測(cè)雙中子星的合并。中子星是非常致密的天體,會(huì)扭曲周圍的時(shí)空。當(dāng)中子星合并的最后時(shí)候,它們會(huì)攪動(dòng)很強(qiáng)的時(shí)空漣漪,以引力波的形式傳播開來(lái)。同時(shí),理論家普遍相信雙中子星合并會(huì)產(chǎn)生短時(shí)標(biāo)的伽馬射線暴。這種短伽馬射線暴已經(jīng)多次被空間伽馬射線衛(wèi)星探測(cè)到。


最后,雙中子星在合并過(guò)程中會(huì)拋出富含中子的物質(zhì),這部分物質(zhì)會(huì)在短時(shí)間里衰變,放出能量。這個(gè)過(guò)程中,天體會(huì)在短暫時(shí)間內(nèi)在可見(jiàn)光波段變得極亮。


這種觀測(cè)渠道最早由普林斯頓大學(xué)的李立新(現(xiàn)為北京大學(xué)教授)和帕欽斯基(Bohdan Paczyński)提出[5]。這種天體爆發(fā)現(xiàn)象后來(lái)被稱作“千新星(kilonova)”。(超新星一詞由Metzger等人提出,因?yàn)榍滦亲盍恋臅r(shí)刻大約是普通“新星”亮度的1000倍,或者說(shuō)是太陽(yáng)亮度的幾千萬(wàn)倍。新星也是一種天體的亮度爆發(fā)事件,一般是因?yàn)榘装俏e氣體到表面,產(chǎn)生短暫的核聚變?cè)斐傻摹#?/span>


如果聯(lián)系前文,讀者應(yīng)該能想到,這種可見(jiàn)光波段的變亮,正是和重元素的合成緊密聯(lián)系。只有觀測(cè)到“千新星“,研究者才能確認(rèn)黃金的產(chǎn)生。


?圖3:太陽(yáng)系元素的起源。藍(lán)色的元素是由宇宙大爆炸合成的,橘黃色的重元素來(lái)自于雙中子星合并[13]


2017年8月,一次雙中子星合并產(chǎn)生的引力波被LIGO探測(cè)到。同時(shí),在伽馬射線波段工作的費(fèi)米衛(wèi)星也在同一天區(qū)監(jiān)測(cè)到了一次短伽馬射線暴現(xiàn)象。這是第一次,人類從觀測(cè)上正式確認(rèn)了中子星合并和伽馬射線的聯(lián)系。此前的所有引力波探測(cè)事件,都是由雙黑洞合并引起的,這也是第一次人類有可能同時(shí)用引力波和電磁波兩種手段探測(cè)天體爆發(fā)事件。


訊息一經(jīng)公布,引起了全球天文學(xué)家熱情地跟蹤觀測(cè),超過(guò)70家天文臺(tái)對(duì)這個(gè)天區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)的跟蹤觀測(cè)。很快地,這個(gè)天區(qū)如理論預(yù)期般,短暫的出現(xiàn)了明亮的天體——千新星。


通過(guò)分析它的光譜和亮度變化,研究者們很大程度上肯定了在這次雙中子星合并事件中,確實(shí)產(chǎn)生了重元素。另一些研究者的計(jì)算表明,如果我們看到的這次合并現(xiàn)象不是純?nèi)坏那珊?,那么中子星合并也許真的足以產(chǎn)生宇宙中大多數(shù)的黃金[4,6,7]。


Joni Mitchell的歌中唱到:“我們是星塵”。這是真的!不僅僅是我們自身,我們?nèi)粘=佑|到的世界上的一切事物,都來(lái)自于宇宙。黃金,雖然形成歷史曲折,但也同樣是來(lái)自宇宙的塵埃。天文學(xué)家研究黃金的來(lái)源,并非為了獲取黃金,而是醉心于了解宇宙萬(wàn)物間的聯(lián)系。


據(jù)說(shuō),在雙中子星合并被探測(cè)到不久,黃金市價(jià)因?yàn)殡S之而來(lái)的“引力波探測(cè)到黃金”新聞?dòng)行》南碌?。是否熱衷黃金交易的人們也多少感到了宇宙的浩渺,時(shí)空無(wú)限,而對(duì)自己收集宇宙塵埃的樂(lè)此不疲的生涯感到一絲懷疑呢?


作者簡(jiǎn)介

· 李然,畢業(yè)于北京大學(xué)天文系,獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位(2006年)和博士學(xué)位(2011年)。其后在國(guó)家天文臺(tái)從事博士后研究,現(xiàn)在為國(guó)家天文臺(tái)星云計(jì)劃研究員。主要研究領(lǐng)域:引力透鏡,星系形成以及宇宙學(xué)。其科普著作《漫步到宇宙盡頭》入選科技部2017年度優(yōu)秀科普?qǐng)D書。


參考文獻(xiàn):

[1] 《抱樸子內(nèi)篇·黃白第十六》,葛洪

[2] 《槍炮、細(xì)菌與鋼鐵》,賈雷德.戴蒙德

[3] 《詩(shī)意的原子》,科特.施塔格

[4] 《自然》文集:Kilonovae, short gamma-ray bursts & neutron star mergers

https://www.nature.com/collections/gghkrvklfb,M. Coleman Miller等人

[5] Transient Events from Neutron Star Mergers, Li, L.-X., Paczyński, B., 1998, ApJ, 507, 59 

[6] The Origin of r-process Elements in the Milky way, Cote, B. et al., 2017, Arxiv:171005875

[7] GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral, Abbott, B.P. et al., 2017,PRL, 119, 1101

[8] Black-hole-neutron-star collisions, Lattimer, J. M., Schramm, D. N, 1974, ApJ, 192, 145

[9] A new test of general relativity - Gravitational radiation and the binary pulsar, Taylor, J. H., Weisberg, J. M., 1982, ApJ, 253, 908

[10] https://www.york.ac.uk/nanocentre/facilities/fetem/

[11] http://collection.sina.com.cn/jczs/2015-12-04/doc-ifxmisxu6239494.shtml

[12] http://odec.ca/projects/2009/xing9d2/img/img2.jpg

[13] http://blog.sdss.org/2017/01/09/origin-of-the-elements-in-the-solar-system/


本站僅提供存儲(chǔ)服務(wù),所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布,如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容,請(qǐng)點(diǎn)擊舉報(bào)。
打開APP,閱讀全文并永久保存 查看更多類似文章
猜你喜歡
類似文章
天問(wèn)專欄:黃金從哪來(lái):宇宙的煉金術(shù)
地球上那么多元素都是哪來(lái)的?地球誕生以前就有?還真是這樣
人類物質(zhì)的起源:永恒的星辰大海
宇宙中各種不同原子量的物質(zhì)都是怎么生成的?
核聚變到鐵就停止了,那宇宙里比鐵要重的元素都是怎么來(lái)的?
元素周期表中的元素到底是怎么來(lái)的?為什么會(huì)有這么多種?
更多類似文章 >>
生活服務(wù)
分享 收藏 導(dǎo)長(zhǎng)圖 關(guān)注 下載文章
綁定賬號(hào)成功
后續(xù)可登錄賬號(hào)暢享VIP特權(quán)!
如果VIP功能使用有故障,
可點(diǎn)擊這里聯(lián)系客服!

聯(lián)系客服