物理学家认为他们已经找到了宇宙中最极端的化学工厂

物理学家认为他们已经找到了宇宙中最极端的化学工厂

这是美国宇航局的超新星插图。

我们的世界充满了不应存在的化学物质。

存在较轻的元素,如碳,氧和氦,因为强烈的聚变能将星体内的质子压碎在一起。但是从钴到镍到铜,再到碘和氙,包括铀和钚的元素太重了,不能通过恒星融合产生。即使是最大,最明亮的太阳的核心也不是很热,而且压力足以使任何比铁重的东西。

然而,这些化学物质在宇宙中是丰富的。有些东西在制造它们。

经典故事是超新星 - 在他们生命结束时将一些星星撕裂的爆炸 - 是罪魁祸首。那些爆炸应该短暂地达到足够强的能量以产生更重的元素。这种情况的主导理论是湍流。理论上说,当超新星将物质投入宇宙时,湍流的涟漪穿过它的风,短暂压缩出恒星物质,用足够的力将甚至抗融合的铁原子撞击到其他原子并形成更重的元素。

但是一种新的流体动力学模型表明这一切都是错误的。

研究的主要作者,珀斯西澳大利亚大学的材料科学家Snezhana Abarzhi说:“为了启动这一过程,我们需要有一些过剩的能量。” “人们多年来一直认为,这种过剩可能是由暴力,快速的过程造成的,这可能基本上是动荡的过程,”她告诉Live Science。

但Abarzhi和她的合着者开发了一个超新星流体模型,该模型表明其他东西 - 更小的 - 可能正在发生。他们本月早些时候在波士顿举行的美国物理学会3月会议上发表了他们的研究结果,并在2018年11月26日的“美国国家科学院院刊”上发表了他们的研究结果。

在超新星中,恒星物质以高速远离恒星的核心。但是所有这些材料都以大致相同的速度向外流动。因此,相对于彼此而言,这种恒星材料流中的分子并没有那么快地移动。虽然可能偶尔会出现波纹或涡流,但是在周期表上创造出过铁的分子并没有足够的湍流。

相反,Abarzhi和她的团队发现融合可能发生在超新星内的孤立热点。

她解释说,当一颗恒星爆炸时,爆炸并不是完全对称的。在爆炸前的瞬间,恒星本身具有密度不规则性,并且将其爆炸的力也有点不规则。

这些不规则性在爆炸恒星已经热的流体中产生了超密度的超热区。超新星的压力和能量特别集中在爆炸质量的一小部分,而不是震动整个质量的猛烈涟漪。这些地区成为简单的化学工厂,比典型的恒星中存在的任何东西都更强大。

而Abarzhi和她的团队认为,宇宙中所有重要元素都来自于此。

这里最大的警告是,这是一个单一的结果和一篇论文。 Abarzhi说,为了实现这一目标,研究人员依靠纸笔工作以及计算机模型。为了证实或驳斥这些结果,天文学家将不得不将它们与宇宙中超新星的实际化学特征相匹配 - 气体云和恒星爆炸的其他残余物。

但似乎科学家们更接近于了解我们周围有多少材料,包括我们自己的身体内部的材料。