中子星碰撞可能创造了宇宙中的大部分黄金

两个城市大小的球体在星系中翩翩起舞。它们各自的致密质量都相当于一颗恒星，随着它们越来越近，彼此旋转，擦过对方的外部边界。在令人屏息的 100 秒内，它们充满期待的双人舞让整个宇宙都为引力而颤抖。

最后，舞者们相撞，他们的宇宙天体撞在一起。一道伽马射线的闪光比任何其他形式的光都更具能量，从他们的结合处飞出，伴随着无线电波、X射线和红外光束，让整个电磁波谱都能看到他们的合并。

当它们紧密旋转时——以及当它们再次碰撞时——它们会将中子和质子抛向太空，将它们挤压成巨大的热云，然后这些云快速散开，形成了宇宙中最令人垂涎​​的物质。

或者换言之：“这就像把两个果冻甜甜圈撞在一起，”丹·卡森说。卡森是一位理论天体物理学家，他是最近宣布在可见光下以及使用引力波探测器观测到两颗中子星合并的 4,000 名科学家之一。

这次中子星合并的观测令人激动不已，因为这是第一次。但这不会是最后一次。虽然研究人员估计，银河系中子星合并大约每 10,000 年发生一次，但世界各地的引力波天文台和望远镜的努力可以看得更远，窥视遥远的星系。希望利用这些技术，天文学家每年可以追踪到 3-12 次这样的事件，甚至更多。

观察多个事件应该会开辟全新的研究途径。并非所有的中子星都是一样的，增加混合体的多样性将使科学家更清楚地了解银河系中发生的事情。“我们已经看到两颗中子星相撞，也看到两个黑洞相撞，但是当我们看到一颗中子星和一个黑洞时会发生什么？”卡森说。“这将是下一个问题；事件的范围是什么，它们会做不同的事情吗？”

重金属

科学家们花了数月时间才发现这一现象，他们分析了来自世界各地天文台的结果。关于这一事件的论文仍在撰写中，但迄今为止，这次碰撞最令人兴奋的方面之一是，它向我们展示了宇宙中大多数较重元素的来源。

核弹中的铀、手机中的稀土元素、家中必须更换的含铅油漆，当然还有你戴在脖子上或手指上的金子。所有这些元素中大约有一半来自中子星合并时抛出的发光物质云。

中子星碰撞后一秒钟，富含中子的粒子云开始混合并聚集在一起，形成铁等元素，然后是更重的元素。与此同时，云层不断扩散。

“这只是一个低密度的蘑菇云，由碎片组成，速度只有光速的十分之几。一天之后，这团碎片云就扩散到了太阳系大小的物体上，”卡森说。

它遍布整个星系，将宇宙碎片射向附近的恒星、星云和行星，使它们承受大量重元素。在最近观测到的中子星合并中，物质的剪切载荷相当于地球质量的 2,300 倍。如果将其分解成单个元素，大约 10 个地球将是纯金。

但这些元素还没有聚结成行星，像巨大的弹球一样在太空中飞驰。它们仍然是星云状的、碎片状的、移动的。它们与自大爆炸以来就存在的氢和氦等粒子以及爆炸的大质量恒星或爆炸的矮星产生的较轻元素​​结合在一起。

参与了最近 LIGO 发现的罗彻斯特理工学院天体物理学家理查德·奥肖纳西 (Richard O'Shaughnessy) 表示：“星系非常善于回收一切。”奥肖纳西解释说，当元素气体穿过星系时，它们会加热和冷却、流动和混合，混合在一起并将物质分布到整个宇宙中。

坚如磐石

但是黄金是如何从漂浮在银河系中变成以婚戒的形式固定在地球上的呢？行星地质学家仍在研究其中的细节。在我们太阳系的早期，一些漂浮的气体坍缩形成一颗恒星，而这颗恒星周围更多的气体和尘埃开始形成围绕恒星的圆盘。当时的物质非常炎热和拥挤。

在早期阶段，热量尤为重要。当要将金属从早期太阳系中漂浮的所有其他物质中分离出来时，来自恒星或放射性元素的热量至关重要。

哈佛大学行星地质学家丽贝卡·菲舍尔说：“固体岩石和固体金属实际上无法相对移动。但一旦温度高到足以使物质开始熔化，它们就可以相互流动。”

接下来会发生什么取决于元素的行为。有些材料容易熔化并与其他材料混合，形成氧化物和化合物。但有些材料，如金和铂，则希望保持金属性，并且不太容易与其他材料结合。这些致密的金属块沉入熔融物体的内部，而熔融物体冷却成固体，其中大部分是岩石和金属的独立层。

但别忘了，当时太阳系里挤满了小行星。很快，这些小行星本身可能就会因剧烈碰撞而分裂，留下金属和岩石小行星散落在早期太阳系中。

最终，更大的行星开始形成，金属沉入地球中部，形成了我们的地核。关于我们今天在地球表面看到的金属是如何到达那里的，仍然存在一些争议，但有些人认为，在地核形成、外层凝固之后，金属和岩石物体的大规模碰撞在最后一刻为行星的上层添加了金属，研究人员称之为地球的后期饰面。

地球内部的热量不断将金和铂等金属分离出来，而温泉和火山则帮助将金带到地表。随着风和水穿过岩石，地壳力抬升山脉并撕裂峡谷，一些金子终于浮出水面。最终，人类发现这些闪闪发光的东西真的可以做很多事情——人们不仅会用黄金进行交易，还会为之而战，用它崇拜，用它表达他们永恒的爱。这一切都始于很久以前，当时两颗中子星在宇宙舞池中相遇。