千新星事件，如何产生重元素，试图推翻修正引力？

中子星碰撞如何使地球充满黄金和其它贵金属

十万年一遇的千新星事件，怎么使生命成为可能，能够推翻广义相对论吗？

它还扼杀了一些关于引力的其它想法！

一位艺术家描绘的一团富含重金属的残骸，它围绕着正在合并的中子星。（图象来源：NASA戈达德太空飞行中心/CI实验室）

保罗·M·萨特（Paul M. Sutter）是纽约州立大学石溪分校（SUNY Stony Brook）和弗莱提荣研究所（the Flatiron Institute）的一名天体物理学家、《询问宇航员》（Ask a Spaceman）和《太空无线电广播》（Space Radio）的主持人以及《如何在太空死亡》（How to Die in Space）的作者。

宇宙非常擅长把东西撞击在一起。各种东西都会发生碰撞——恒星、黑洞和被称为中子星的超高密度物体。

当中子星这样做时，碰撞会释放出大量生命所需元素。

让我们来探索天文学家是如何利用时空结构中的细微涟漪来证实碰撞中子星使生命——如我们所知的那样——成为可能。

在宇宙历史上，几乎所有的东西都在某个时刻发生过碰撞，所以天文学家早就认为中子星——大恒星爆炸性死亡中产生的超高密度物体——也会碰撞到一起。但从约十年前开始，天文学家意识到中子星的碰撞会尤其有趣。

首先，中子星碰撞会伴随着一次闪光而结束。它不会像大型恒星爆炸时发生的典型超新星那样明亮。但是，天文学家预测中子星碰撞所产生的爆炸会比典型新星明亮约一千倍，因此他们将其命名为”千新星“——这个名字一直沿用至今。

顾名思义，中子星是由许多中子组成的。当你将一束中子置于高能环境中，它们会开始结合、转化、分裂，并进行各种其它疯狂的核反应。

元素的诞生

因为所有的中子都在四处飞行并相互结合，以及核反应所需的所有能量，千新星于是就成为了大量重元素产生的原因，这些重元素包括金、银和氙。千新星和它们的近亲超新星一起构成了元素周期表，并产生了所有使岩石行星准备好容纳生物有机体所需的元素。

2017年，天文学家目睹了他们的第一颗千新星。这一事件发生在距离地球约1.4亿光年处，最初的预兆是：出现了一种特定模式的引力波（或时空涟漪）冲刷地球。

这些引力波是由激光干涉引力波天文台（LIGO）和处女座天文台（the Virgo observatory）探测到的，这两个天文台立刻通知天文学界，称他们看到了明显的时空涟漪，这只能意味着两颗中子星发生了碰撞。不出两秒，费米伽马射线太空望远镜（the Fermi Gamma-ray Space Telescope）探测到了一次伽马射线暴——一次短暂而明亮的伽马射线闪耀。

随着世界各地的天文学家在千新星事件中调试他们的望远镜、天线和轨道天文台，在电磁谱的每个波长扫描它，一阵科学兴趣纷来沓至。总计，全球大约三分之一的天文学界人士参与了这项工作。这也许是人类历史上最为广泛描述的天文事件，在最初两个月发表了超过100篇关于该主题的论文。

千新星早就被预言了，但在每个星系每十万年发生一次的概率下，天文学家并不真的指望这么快就能看到一颗。（相比之下，超新星在每个星系中每隔几十年就会出现一次。）

此外，引力波信号的加入让人们对事件本身有了前所未有的了解。在引力波和传统电磁观测之间，在中子星开始合并的那一刻起，天文学家就得到了完整的图像。

这千新星单独就产生了价值超过100个地球的纯固态贵金属，证实了这些爆炸在制造重元素方面很出色。

简而言之，你珠宝中的黄金是由两颗中子星碰撞所锻造的，这场碰撞发生在太阳系诞生的很久以前。

修正引力之亡

但这不是千新星的观测如此迷人的唯一原因。阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论预测引力波以光速传播。但是天文学家长期以来一直在努力发展广义相对论的拓展和修正，并且其中绝大多数的拓展和修正预测了引力波的不同速度。

在那次千新星事件中，宇宙为我们提供了一个完美的测试场所。来自千新星的引力波信号和伽马射线暴信号在1.7秒之内彼此抵达。但那是在引力波信号和伽马射线暴信号旅行了超过1.4亿光年之后。地球距离彼此很近，为了在如此漫长的旅程中抵达地球，引力波和电磁波必须以相同的速度传播到百万分之一的区域。

那一次测量比之前任何的一次观测都要精准十亿倍，因此消灭了绝大多数经过修正的引力理论。

怪不得全球三分之一的天文学家都觉得这很有趣。

BY: Paul Sutter

FY: Tessa

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