科學家利用模型揭示中子星碰撞的後果:重元素的製造地

核物理學家使用超級計算機對兩顆超密集的中子星合併並形成黑洞后留下的極端狀態進行建模。他們的模型顯示了這種碰撞是如何驅逐環繞所形成的黑洞的剩餘物質的。這種情況創造了宇宙中最重元素產生所需的條件。

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幾十年來,天文學家和核物理學家一直在努力了解宇宙中的重元素最初是如何和在哪裡產生的。這些計算機模擬演示了中子星的碰撞如何創造和排出重元素的。這些模型還說明了這些事件產生的閃光。這些信息可以幫助天文學家更好地檢測和研究這些事件。

2017年8月,兩顆中子星的碰撞成為有史以來第一個同時探測到引力波和光的事件。這一事件給科學家們提供了一個新的窗口,以了解物質和引力在極端條件下的行為。

研究人員對碰撞中發生的事情的理解,大部分是基於在世界最快的超級計算機上運行的3維多物理模擬。由於極端的重力(需要解決愛因斯坦的廣義相對論方程)和控制物質流和驅動強烈湍流的強烈磁場,建模變得非常複雜。

這裡報告的模擬是第一批詳細跟蹤碰撞的長期後果的模擬,在那裡,殘留的中子星物質盤繞着新形成的黑洞運行。模擬顯示了盤中的磁場是如何被扭曲和放大的,並最終驅動強大的相對論噴流和強風。

研究人員發現吸積盤中近一半的質量以這種方式變得不受約束,而且這些物質富含中子,足以為通過反覆的快速中子捕獲過程形成金和鈾等重元素提供必要條件。這些新合成的同位素的放射性將產生可探測的輝光(天文學家在2017年的事件中首次觀察到)。通過與新模型結果的比較,科學家可以對此進行更好地理解。

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