加州理工学院的科学家们首次发现，合并成对的中子星——爆炸后的恒星核心——创造了小“矮”星系中的大部分重元素。重元素如银和金，是行星形成甚至生命本身的关键。通过对这些矮星系的研究，研究人员希望了解更多关于整个宇宙重元素的主要来源。元素周期表中大部分最重元素的起源，包括地球上95%的黄金，已经争论了几十年。现在我们知道，最重的元素是由恒星中的原子核捕获称为中子的粒子而产生。对于大多数古老的恒星，包括本研究中居住在矮星系中的恒星，这个过程发生得很快，因此被称为“r过程”，其中“r”代表“快速”。
如图所示，是加州理工学院新研究中最小的星系之一。科学家们发现，这些小星系中大部分重元素是由中子星合并产生的，这揭示了宇宙中重元素的起源。图片：ESO
有两种被认为是r-过程的理论。第一个潜在的地点是一种罕见的恒星爆炸，或者超新星，它会产生巨大的磁场——磁转超新星。第二个地点是两颗中子星的合并或碰撞。2017年8月，由美国国家科学基金会资助的激光干涉测量引力波天文台(LIGO)和其他地面望远镜在创造最重元素的过程中发现了这样的中子星碰撞。但是仅仅目击一个事件并不能告诉天文学家这些物质大部分是在星系中产生的。为了观察整个星系中重元素的产生，加州理工学院的研究人员利用夏威夷Maunakea的W. M. Keck天文台研究了几个附近的矮星系。
当我们银河系被认为是星系的平均大小的时候，，这些围绕银河系运行的矮星系的质量大约是银河系的10万倍。科学家们研究了星系中最重的元素是什么时候形成的。磁转超新星往往发生在宇宙的早期，而中子星合并则发生在较晚。提交研究结果,发表在《天体物理学Journaland呈现在一个新闻发布会上召开的美国天文学会第232次会议上(AAS)在丹佛,提供新的证据,矮星系的主要来源的r过程发生在一个相对长的时间量程,他们创造了在我们的宇宙的历史。正是由于重元素生产的延迟，中子星合并才被确定为材料的主要来源。
加州理工学院天文学助理教授和这项研究的合著者Evan Kirby解释说：这项研究基于星系考古学的概念，它利用恒星中存在的元素来‘挖掘’星系中元素产生的历史证据。具体地说，通过测量不同年龄的恒星中元素的比例，我们就能知道这些元素是什么时候在银河系中产生。天文学家经常研究矮星系，作为了解一般星系的一种方式。因为这些星系很小，所以它们的历史不那么复杂，比大星系更容易理解。不像银河系，在它的历史中一直从其他星系中获取恒星，这些矮星系是在它们的恒星诞生时被分离出来的，这使得银河系考古学能够清楚地跟踪r-process元素的形成，这为第一次在整个宇宙中r-process生产的主导来源的时间尺度提供了重要的线索。
博科园-科学科普｜来自：加州理工学院
