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破解最陈腐恒星的元素起首之谜
时间:2022-11-09 02:34 点击次数:59

  ,它们是由大爆炸留下的原始物质形成的,很不妨发生于大爆炸后的约1亿到2.5亿年。

  第三星族星险些全面由轻元素氢和氦组成。可是,少许更浸的元素,一经在一颗陈旧恒星的大气中被检测到了。这颗恒星的编号为SMSS0313-6708,是迄今为止闪现的最新奇的恒星之一,断绝地球只有6000光年之远。

  但是,天文学家闪现,SMSS0313-6708所含的钙元素神姿,类似高出了所有人对这类早期恒星的预期。已提出腐朽恒星中的钙的产指望制,无法声明考查到的丰采。这让天文学家们以为思疑,并下手搜索钙等更重元素的其所有人造成途路。

  在一项新的琢磨中,一组华夏科学家在一个深埋于地底2400多米的实习室中,实行了一项核聚变实习。资历这项操演,全部人浸现了爆发在新奇恒星中的一个主要的、能激动钙等重元素发生的出色核反响,为SMSS0313-6708中分别通常的钙神姿需要了一种注脚。

  他们们们分析,恒星便是宇宙中的核聚变回声堆,担当发生全国中大无数比氦重的元素。开始,恒星会经过焚烧其中心的氢气,将其转化为氦来发作能量。随着恒星的演化,氦核或者聚变爆发碳和氧,然后再进程更多的聚变反映发生更重的元素。

  然而,如斯的经过与恒星的初始大小有合。质料约为太阳的8~10倍的恒星,会以爆炸成为“超新星”而收场这种反应周期。在爆炸历程中,新爆发的化学元素会被高疾喷射到星际空间里,在界限地区播撒下可以酿成下一代恒星的气体“种子”。

  恪守天文学家的揣测,SMSS0313-6708是一颗极贫金属星,是寰宇大爆炸后形成的第一代恒星的“直接子女”。经过模仿发生在如SMSS0313-6708如斯的恒星焦点中的核聚变回声,意会它们的回声速率,就有望显现第一代恒星的极少苛重性情,从而扶助全班人体会最早的恒星和星系。

  但是,在天体物理学家们试图重现爆发在恒星中的核聚变反当令,面临的最大挑战之一就是来到地球的世界辐射的教授。这些辐射会在精湛的核物理操练仪器中发生无须要的布景噪声,从而装饰了物理学家确切想要查究的标记。

  缩短配景噪声的一种手艺即是在地底深处举办实践。世界上只有少数几个操演室或许举办如此的操演,位于中国四川省的锦屏地下操练室(CJUL)就是此中之一。它是一个被厚达2400米的岩层笼罩的地下隧道,是权且全国上最深的核天体物理练习室,不妨在很大秤谌上离隔来自太空和地面的放射性粒子的作对,使得背景噪声极端单薄。

  从更早的少少讨论中,科学家就已经解析氟-19(氟的一种同位素)在新奇恒星的内里献技注重要角色。是以,在这项新的接头中,科学家们将主题放在这样一个与氟-19有关的核回响上:一个氟-19与一个质子聚变发作一个氖-20同位素和一个γ射线核与质子交融的两种办法。(图片着手:Nature)

  一个氟-19核和一个质子的聚变会发作一个α粒子(也称为氦-4核,由两个质子和两个中子组成)

  这两种应声对恒星内中的化学物质的发作有着霄壤之别的感导:发作氧同位素的回响不会发生更重的元素,而是会循环返回到分娩较轻的元素;而天资了氖-20的反响,则会激励一种“产生”机制,使恒星恐怕锻造出更沉的元素。

  畴前的大大批接洽阐明,在恒星中,这种“产生”回声比产氧反响要弱得多,其反响速率推测惟有产氧反应快率的1/4000操纵。然而在CJUL的特殊条件下,考虑人员发现这种“发作”反响的反映疾率其实比预期的要猛烈得多。我们资历向固体氟-19发射高强度的质子束,注明了在呼应的恒星温度下,

  。如斯的爆发反应疾率或许合理地注明SMSS0313-67086中丰富的钙含量。在这种机制下,在恒星演化的早期,轻元素(如碳和氧)在爆发后,有一系列的质子捉拿反应也许产生丰厚的重元素。核天体物理+精致天文参观

  新测得的回声疾率,为旨在理会银河系在形成后,即刻爆炸为超新星的那些恒星的本性的恒星因袭磋商,需要了要紧的消休。它意味着,在恒星的氢点燃经过中,发生了比之前感到的更激烈的爆发响应。这种在地下举行的核天体物理熟练室,为接头人员步武全国中的恒星供应了宝贵的音信,这是畴前在地面演习室上无法达成的。今朝,这些实习一经抵达很高的精度,经过与韦布空间望远镜等细密天文台的相辅相成,确信人类对恒星演化的试探,即将投入一个令人旺盛的新韶华。

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