科学家目睹宇宙中子星碰撞发现黄金来源

这是一个微弱的信号，但它告诉了宇宙中最暴力的行为之一，它将很快揭示宇宙的秘密，包括黄金是如何产生的。世界各地的天文学家对信号迅速做出反应，将位于每个大陆甚至轨道上的望远镜聚焦到天空中的一个遥远的地方。

他们在8月中旬目睹并于周一披露的是很久以前的两颗中子星碰撞--加州理工学院的大卫·H·雷兹（David H Reitze）称之为“宇宙中最壮观的烟火”。“当这些东西相撞时，一切都失控了，”他说。

对坠机发出的光和其他能量的测量有助于科学家解释杀死行星的伽马射线爆发是如何产生的，宇宙膨胀的速度有多快，以及铂和金等重元素来自哪里。

锡拉丘兹大学物理学教授邓肯·布朗说：“这得到了你想要的一切。”他是参与坠机引发的科学闪电战的4000多名科学家之一。“这是我们的幻想观察。”

它始于一个名为NGC4993的星系，从地球上看，它位于九头蛇星座。卡内基学会天文学家玛丽亚·德鲁特说，两颗中子星，密度如此之大，以至于一茶匙的物质重达10亿吨的恒星核心坍缩，跳得越来越快，越来越近，直到它们相撞。这场被称为千诺瓦的碰撞产生了强烈的伽马射线爆发和引力波，引力波是空间和时间结构中的微弱涟漪，最初由阿尔伯特·爱因斯坦提出理论。

“这就像一个宇宙原子粉碎器，其规模远远超出了人类的能力，”拉斯坎布雷斯天文台的工作人员科学家安迪·豪威尔说。“我们现在终于知道了当一股不可阻挡的力量遇到一个不可移动的物体时会发生什么，它是千瓦。”坠机发生在1.3亿年前，当时恐龙还在地球上漫游，但信号在旅行了1.3亿光年后，直到8月17日才到达地球。一光年是5.88万亿英里。

美国宇航局探测伽马射线的费米望远镜和路易斯安那州和华盛顿州的重力波探测器在彼此1.7秒内接收到信号，这是LIGO实验室的一部分，该实验室的创始人在本月早些时候获得了诺贝尔奖。世界范围内的警报发出，望远镜聚焦在历史上观测最充分的天文事件上。

8月之前，LIGO探测到的唯一其他引力波是由碰撞黑洞产生的。但是黑洞不让光逃逸，所以天文学家什么也看不见。这一次有很多东西可以看到、测量和分析：物质、光和其他辐射。哈勃太空望远镜甚至拍到了余辉的快照。

找到坠机地点并不容易。最终，科学家们将这个位置缩小到100个星系，开始对这些星系进行更仔细的搜索，并在他们观察的第九个星系中找到了它。布兰代斯大学的天体物理学家马塞勒·苏亚雷斯-桑托斯（Marcelle Soares-Santos）说，这就像“在干草堆里找到一根针的经典挑战，还有一个额外的挑战，那就是针正在消失，干草堆正在移动”。

哥伦比亚大学物理学教授Szabolcs Marka说：“这张照片从头到尾的完整性是前所未有的。”“在发现中有很多很多非凡的发现.”碰撞的恒星喷出明亮的蓝色、超热的碎片，这些碎片稠密且不稳定。其中一些结合成重元素，如金、铂和铀。科学家们曾怀疑中子星碰撞有足够的能量产生更重的元素，但直到他们亲眼目睹才确定。

“我们看到黄金正在形成，”锡拉丘兹的布朗说。用望远镜测量紫外光进行的计算表明，这次爆炸产生的重元素的总质量是地球质量的1300倍。所有这些东西--包括较轻的元素--都被抛向了所有不同的方向，现在正在加速穿越宇宙。

Reitze说，也许有一天这些物质会像我们形成的那样聚集成行星--也许是那些富含贵金属脉的行星。加州大学圣克鲁斯分校的瑞安·福利说：“我们已经知道铁来自恒星爆炸，骨骼中的钙来自恒星，现在我们知道结婚戒指中的黄金来自中子星合并。”

这次坠机也有助于解释宇宙中最危险的力量之一的起源--短伽马射线爆发，聚焦的辐射束可以抹去任何碰巧阻碍的行星上的生命。Reitze说，这些爆发在垂直于两颗中子星首次碰撞的两个不同方向上射出。对我们来说幸运的是，伽马射线没有聚焦在地球上，而且产生的距离太远，不会构成威胁，他说。

科学家们知道宇宙自大爆炸以来一直在膨胀。通过使用LIGO在观察这一事件展开的同时测量引力波，研究人员对这一事件发生的速度做出了新的估计，即所谓的哈勃常数。在此之前，科学家们用不同的技术得出了两个略有不同的答案。Reitze说，这次事件得出的粗略数字介于最初的两者之间。

Drout说，第一批光学图像显示了一个非常热的明亮蓝点，这可能是中子星碎片中重元素产生过程的开始。过了一两天，蓝色褪去了，变得越来越暗，越来越红。她说，三周后它完全消失了。这几乎没有发生。信号发出八天后，LIGO引力波被关闭，进行为期一年的升级计划。一个月后，坠机发生的整个区域将被太阳遮住，不让天文学家窥探。

参与寻找引力波的科学家说，这是他们准备了20多年的事件。宾夕法尼亚州立大学物理学家Abhay Ashtekar说，这些发现“非常重要”，他没有参与这项研究。“这真是全新的。”

几乎所有的发现都证实了现有的理论，但尚未得到证实--对于一直试图解释宇宙中发生的事情的理论家来说，这是一个令人鼓舞的结果，国家科学基金会主任、天体物理学家法国·科尔多瓦说。“到目前为止，我们还不能证明爱因斯坦是错的，”佐治亚理工学院物理学教授劳拉·卡多纳蒂说。“但我们会继续努力。”