恆星解體成中子形成「重元素」？科學家提出新假說！
科學家近日提出一個突破性的假說，指出恆星在崩塌過程中，可能會因為高能光子的作用，將外層恆星物質解體為自由中子，進而觸發一系列物理過程，最終形成重元素。這一發現不僅改寫了我們對重元素起源的理解，還可能對未來的天文學和國家安全研究帶來新啟示。
這項研究發表於《天體物理學期刊》，由洛斯阿拉莫斯國家實驗室的物理學家馬修·曼波（Matthew Mumpower）博士領導。研究指出，在一顆大質量恆星的死亡過程中，當它的核燃料耗盡時，會在恆星的中心形成黑洞。隨著黑洞的強引力作用，強大的磁場會使光子形成高能噴射流，這些高能光子與恆星物質相互作用，將質子轉化為中子，並且形成更多的自由中子，這些中子將成為所謂的「快速中子捕獲過程」（r-process）的動力源。
r-process是宇宙中最重元素形成的關鍵過程，負責生成所有天然存在的鈾、鉑等重元素。研究人員表示，這些自由中子在短短的奈秒（nanosecond）間迅速被生成並聚集在恆星的「繭狀區域」中，並在那裡進行r-process，最終創造出重元素，並在恆星解體時將它們拋射進太空。
r-process產生的重同位素至今未在實驗製造
這項新發現不僅對天文學有著深遠影響，也幫助我們解釋了「千新星」（kilonova）現象，即與長時間伽馬射線爆發相關的光輻射現象。研究指出，這一過程提供了一個新的解釋，解釋了重元素和千新星的來源，這一過程之前並未與恆星崩塌相關聯。
儘管這項研究取得了初步成果，但仍面臨一些挑戰。例如，r-process中產生的重同位素至今尚未在人類的實驗中製造出來，這使得科學家對其性質、半衰期等依然知之甚少。儘管如此，這項研究仍對未來天文觀測和重元素的形成機制提供了重要的理論基礎，未來可能會進一步解開宇宙重元素的誕生之謎。
科學家們表示，這一發現是對宇宙物理學的一次重大貢獻，也為我們理解恆星的死亡過程提供了新的視角。該研究發表於最新一期的《天體物理學期刊》。
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首圖來源：Los Alamos National Laboratory (CC BY 4.0)
圖片來源：Astrophysical Journal(CC BY 4.0)
參考論文：
1、Let There Be Neutrons! Hadronic Photoproduction from a Large Flux of High-energy PhotonsAstrophysical Journal
延伸閱讀：
1、科學家突破超重元素創造技術瓶頸