黑洞可以製造黃金？黑洞內爆中子星或產生重元素

　　2017年09月06日 07:58 新浪科技

　　

　　宇宙中最重的元素是如何形成的仍是一個未解之謎，目前一些研究人員認為，他們可能找到了答案，這些重元素可能形成於微型黑洞毀滅中子星內部的過程中。

　　新浪科技訊 北京時間9月6日消息，據國外媒體報道，目前，一項最新理論模型表明，微型黑洞從其內部毀滅中子星，可能會製造出重元素，其中包括貴重的黃金。

　　宇宙中最重的元素是如何形成的仍是一個未解之謎，目前一些研究人員認為，他們可能找到了答案，這些重元素可能形成於微型黑洞毀滅中子星內部的過程中。像這樣的過程將有助於解決其它宇宙難題，例如：神秘伽馬射線和射電爆的起源。

　　宇宙中最輕的三種元素：氫、氦和鋰，誕生於宇宙最初期階段——大爆炸之後的瞬間，最重的元素，例如：鐵，是後期較輕元素原子核與自由漂浮質子和中子融合形成的。「核合成（nucleosynthesis）」通常被認為是在極端溫度和壓力條件下發生的，出現在恆星內部或者超新星爆炸死亡過程之中。

　　研究報告合著作者、美國加州大學洛杉磯分校理論物理學家亞歷山大·庫先科（Alexander Kusenko）說：「然而宇宙中黃金、鉑和鈾等重元素在何處形成仍是一個未解謎團，我們知道這一過程涉及到許多中子。」

　　製造宇宙最重元素的極端狀況出現在超新星爆炸過程，但這是非常罕見的情況。當前核合成模型面臨著解釋一些最重元素廣泛存在的重大挑戰，尤其是這些最重元素出現在矮星系網罟座II，該星系中的恆星富含大量重元素。

　　目前，研究人員猜測，宇宙中最重元素可能是早期宇宙誕生時在黑洞的幫助下形成。科學家認為，黑洞通常形成於超大質量恆星超新星爆炸死亡過程，而黑洞的質量大約與一顆恆星質量相近。然而之前著名物理學家史蒂芬·霍金提出，宇宙大爆炸之後，當新生宇宙緻密區域在自身引力下坍縮，大量小型黑洞形成不足一秒鐘。

　　在這項最新研究中，研究人員認為「原生黑洞（primordial black holes）」會與中子星發生碰撞，中子星幾乎完全是由中子構成，並且非常密集，中子星一茶匙質量相當於10億噸重量，原生黑洞將沉入中子星中心區域，從其內部吞噬它們，導致它們發生內爆。庫先科指出，非常罕見的中子星坍塌過程將產生宇宙最重元素，同時，如果原生黑洞數量非常充分，在黑洞與中子星碰撞中將產生大量重元素。

　　科學家將這項最新研究報告發表在8月7日出版的《物理評論快報》雜誌上。研究報告合著作者、美國加州大學洛杉磯分校理論物理學家弗拉基米爾·塔克赫斯托夫（Volodymyr Takhistov）稱，如果發生這樣的內爆，將有助於解釋天文學其它重大謎團。例如：研究人員猜測神秘伽馬射線可能源自銀河系內核，是內爆中子星放射性碎片產生反物質的結果。此外，中子星坍塌的最終階段令人感到迷惑，大約十年前發現強烈的射電波，即所謂的「快速射電爆」，其1秒時間內釋放的能量遠大於太陽1個月內釋放的能量。

　　然而，德國馬克斯·普朗克天體物理研究所理論物理學家漢斯·托馬斯·詹卡（Hans-Thomas Janka）指出，原生黑洞內爆中子星殘骸具有「較高的可能性」，我們既不知道原始黑洞是否存在，也不知道它們中有多少填補了星系和矮星系的中心空間，我們也不知道如果這些原始黑洞被中子星捕獲，將噴射出多少質量。

　　詹卡強調稱，未來研究需要更詳細地計算，從而了解那些捕捉黑洞的中子星是否噴射大量物質。同時，他還指出，宇宙製造大量最重元素的其它方式還包括：中子星之間合併、或者中子星和中等質量黑洞發生合併。

　　加拿大圓周理論物理研究所理論物理學家約瑟夫·布拉曼特（Joseph Bramante）稱，最新觀測的引力波將幫助科學家研究未來幾年不同類型的緻密天體。布拉曼特和他的同事美國俄亥俄州立大學蒂姆·林登（Tim Linden）研究認為，暗物質粒子如果存在，也會導致中子星出現內爆。倖存的是，最新觀測結果在探測整個粒子暗物質類型和原生黑洞模型時，會獲得大量的收穫。（葉傾城）