你有沒有拿過一塊金子在手裡?不是一件小首飾嗷,而是一兩或更多?如果有過,那你會馬上理解人們為什麽如此渴望擁有它,並想知道哪裡可以找到它。
金元素來自恆星。所有的恆星主要由氫和氦組成,恆星也是製造宇宙中大部分元素的工廠,它們同時含有其他元素——稱之為恆星的金屬豐度。
中陽金屬豐度很高,含有67種不同的元素,其中包括大約2.5萬億噸黃金。
在早期的宇宙中,氫和氦(目前仍然是宇宙中含量最豐富的兩種元素)幾乎構成了所有的物質。
第一批恆星是在重力作用下由氫和氦聚集而成的。在其核心的核聚變過程中,這些恆星將氫鍛造成氦;然後氦變成碳;以此類推,當較輕的元素耗盡時,聚變越來越重的元素,直到產生鐵。
雖然理論上鐵也可以聚變,但這會消耗大量的能量——比這種聚變產生的能量還要多——所以鐵核是聚變的終點,此時恆星核心不再受到內部核聚變壓力的支撐,在重力作用下坍塌,恆星爆炸。
所以要製造比鐵更重的元素,就需要快速的中子捕獲過程,或稱r過程或者快中子俘獲過程。能量巨大的恆星爆炸會產生一系列的核反應,使原子核與中子碰撞,合成比鐵更重的元素。
現在有星盜發現了一顆含有65種元素的遙遠恆星,這是除中陽之外發現的元素最多的恆星,而金元素就是它的“特產”。
這顆相當明亮的恆星靠近南部天空的“巨嘴鳥座”。稱它為“黃金標準”恆星,這顆恆星是研究恆星創造重元素過程的最佳對象,這個過程即“r過程”。
r-過程,或稱為快中子捕獲過程,是在核心發生塌縮的超新星中創造富含中子且比鐵重的元素的過程,並創造了大約一半的元素。r-過程需要以鐵為種核進行連續的快中子捕獲。另一種居主導地位產生重元素的機制為s-過程,也就是通過慢中子捕獲進行核合成,主要發生在AGB星(漸近巨星)。這兩種過程在產生比鐵重的元素的星系化學演化中佔了很重的分量。
r過程產生的所有化學元素,它確實有點奇怪——它已經經歷了生命周期中的紅巨星階段,已經耗盡了氫來進行聚變,現在正在其核心進行氦聚變。它也是一顆被稱為“貧金屬”的恆星:雖然重元素含量較低,但它卻富含一些只能由r過程產生的元素。
大約82億年前,r過程元素以某種方式分布在由氫和氦組成的分子雲中,黃金星就是從這些分子雲中形成的。應該是某一次恆星爆炸把r過程元素噴到了太空中。
因此,黃金星是一顆r過程特性很強但金屬總量貧乏的恆星——它的金屬豐度很高,這意味著它含有氫和氦以外的多種元素,但這些元素的總量並不多。
它並不是星空首次發現的這類恆星,斯尼登之星就有53種化學元素。但黃金星在紫外線下比斯尼登之星亮得多,這使得它更容易通過光譜來觀察,這也是人們能夠識別65種不同元素的原因。
使用光譜分析精確地確定了黃金星包含哪些元素,這種技術依賴於將恆星的光的波長分割成不同波長的光譜。
因為原子吸收並重新發射光子,所以特定元素可以增強或減弱特定波長的光。通過分析光譜中的發射和吸收特征,就可追溯到產生它們的元素,並確定它們的豐度。發現以這種方式確定的65個元素中,有42個——將近三分之二——是r過程元素。
這些元素包括镓、硒、鎘、鎢、鉑、金、鉛和鈾。
這打破了中陽系外任何天體的記錄!這顆恆星的獨特之處在於它擁有元素周期表底部大部分元素——我們甚至還發現了黃金。這些元素是由快中子捕獲過程形成的。這也是當前天體物理需要了解這些元素是何時、何地、如何形成的。