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太阳系中重元素的数量表明，它们来自一次发生于附近的中子星合并事件。
即将碰撞的中子星的想象图。图片来源：NASA and Goddard Space Flight Center
撰文 | Nola Taylor Redd
翻译 | 莫泽鑫
审校 | 郭晓
天文学家正在搜寻一次中子星碰撞的残留物质，这次碰撞给予了地球珍贵的金属元素。当中子星合并的时候，它们会向周围的环境喷射出大量寿命较短的元素，而这些物质此后成为了太阳系的一部分。
目前，科学家正在尝试追踪由原始的衰变原料产生的元素，来深入了解促使太阳系形成的中子星合并事件。基于这一工作，科学家相信这一合并事件发生在太阳系诞生前1亿年，发生于距离太阳系诞生地1000光年的地方。
该项目的首席科学家Szabolcs Marka说：“这一地点很接近太阳系。” Marka是哥伦比亚大学的物理学家，他接着说：“如果你仰望天空，发现距离1000光年的地方有中子星合并，它会照亮整个夜空。”
Marka和佛罗里达大学的天体物理学家Imre Bartos用太阳系形成之初的陨石追踪这次合并事件。他们分析了陨石中的同位素，首先计算出了太阳系早期的放射性同位素的数值。然后，他们将这一结果与中子星合并而产生的同位素数量进行了对比。
宇宙中如金、铂、钚等重元素，均由中子轰击周围的原子形成。在这样的碰撞中，一个中性的中子能释放出一个负电子，变成一个带正电的质子并改变原子的性质。这个被称为“快速中子捕捉”的过程仅发生于最强力的爆炸中，如超新星爆发和中子星合并。但是，科学家在哪一种极端事件创造了宇宙中大部分的重元素上，还存在争论。
于是，Marka和Bartos试图利用古代陨石，了解到底哪一种事件导致了早期的太阳系形成。那些来自早期太阳系陨石中的物质，是由一次爆炸喷射出来的。虽然那些最初喷射出的元素由于放射性，会迅速衰变，但它们会留下存在的“印迹”。
同时，随着激光干涉引力波天文台（LIGO）发现了潜在的中子星合并事件，科学家也着手利用这一天文台的观测，帮助确定最有可能为太阳系形成提供物质的附近的中子星合并事件。Marka称这些缓慢衰变的物质，最终形成了太阳系。
之前的研究估计，银河系中超新星爆发大概每50年发生一次。LIGO的新观测结果表明，中子星合并事件发生的频率要低得多，大概每十万年一次。太阳系中重元素的数量表明，它们来自一次发生于附近的中子星合并事件，相比之下，超新星爆发会产生更多的原材料。
随后，他们开始用不同的同位素，确定太阳系的中子星合并事件具体的发生时间和地点。
Marka说：“在爆炸时，每种同位素都是一个开始计时的秒表。”通过研究物质被捕获时，每种同位素的残留量，他能够确定往太阳系喷射物质的中子星合并发生的时间。他说道，“只有一个时间点与所有证据吻合，”大概是太阳系形成前1亿年。基于存在于太阳系中的物质含量，该团队也计算出了合并事件发生在距离太阳系1000光年的地方。
而他们无法确定的是，这些重元素到底是从哪个方向进入了日后形成太阳系的“邻近地区”。理论上，这项发现将能让科学家精确地找到碰撞的遗迹。但问题在于，太阳在其诞生之后的45亿年间，并不是保持静止，而是一直在银河系中移动。在同一个星系团中，太阳系附近形成的恒星已被它留在了身后，这也让天文学家搜索了很长时间，却没能取得进展。Marka希望，在未来，天文学家可以找到那些太阳系的姊妹恒星，以及形成太阳系的中子星合并的遗迹。
在Marka看来，这一新发现是巨大的进展。他说道，“研究团队里的成员甚至都激动地哭了。”他说，这是因为这个中子星合并事件，并不只是发生在外太空的某一个事件，而是与我们每个人都息息相关的一件事。
原文链接：
https://www.scientificamerican.com/article/scientists-trace-neutron-star-crash-that-helped-form-our-solar-system/#userconsent#
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