宇宙中的化学元素是如何产生的？像金和铀这样的重元素是从哪里来的？来自达姆施塔特的GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung的一个研究小组与来自比利时和日本的同事一起使用计算机模拟显示，重元素的合成在黑洞吸积盘中很常见。已形成元素丰度的预测提供了未来实验室需要研究哪些重元素的见解。研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上。

今天地球上的所有重元素都是在天体物理环境的极端条件下形成的：在恒星内部、恒星爆炸中以及在中子星的碰撞中。研究人员对这些天体物理事件中形成最重元素(如金或铀)的合适条件感到好奇。2017年对源自中子星合并的引力波和电磁辐射的首次观测表明，许多重元素可以在这些宇宙碰撞中产生和释放。然而，问题仍未解决，即材料何时和为何被抛出，以及是否可能有其他可以产生重元素的情况。

来自GSI理论研究部门相对论天体物理学小组的Oliver Just博士解释说，在研究中，他们首次通过精心设计的计算机模拟系统地研究了黑洞吸积盘中的中子和质子的转换率。研究发现，只要满足某些条件，吸积盘的中子含量非常丰富。

决定性的因素是吸积盘的总质量。吸积盘的质量越大，中子就越容易通过在中微子发射下捕获电子而从质子中形成，从而合成重元素。然而，如果吸积盘的质量太大，反而会起反作用，使更多的中微子在离开吸积盘之前被中子重新俘获。然后这些中子又被转化为质子，这就阻碍了重元素的出现。

研究显示，多产重元素的最佳吸积盘质量约为0.01至0.1太阳质量。这一结果提供了强有力的证据，证明中子星合并产生的吸积盘可能是大部分重元素的起源点。

除了质量喷射的可能过程，研究小组还在研究由喷射物质产生的光信号，这些信号将在未来对碰撞中子星的观测中被用来推断喷射物质的质量和成分。

这些数据目前还不够。但是随着下一代加速器的出现，如FAIR，未来将有可能更精确地测量它们。

该研究论文题为"Neutrino absorption and other physics dependencies in neutrino-cooled black hole accretion discs"，已发表在《英国皇家天文学会月刊》期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/509/1/1377/6384847?redirectedFrom=fulltext

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