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放射性同位素通過超新星爆炸波到達地球

時間：2025-12-09 11:55:27 來源：網絡整理編輯：綜合

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模擬體積中的SLR密度，單位為克/立方厘米，其中每個時間步長的分布代表(40)3個子單元中SLR密度的空間分布，如下圖所示。中間值顯示為黃色實線。黑色(深灰色、淺灰色)陰影區域代表68% (95%、1

模擬體積中的放射SLR密度，單位為克/立方厘米，性同星爆其中每個時間步長的位素分布代表(40)3個子單元中SLR密度的空間分布，如下圖所示。通過中間值顯示為黃色實線。超新黑色(深灰色、炸波淺灰色)陰影區域代表68% (95%、到達地球100%)的放射分布。Credit: The 性同星爆Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/acafec
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by University of Hertfordshire）：由于英國赫特福德郡大學和匈牙利天文與地球科學研究中心(CSFK)Konkoly天文臺的作者們領導的一項新研究，研究我們銀河系元素起源的位素科學家們對它們如何被運送到地球有了新的見解。
除了了解我們的通過星球如何變得富含這些元素，這些結果還可以幫助科學家發現太陽系以外的超新哪些系外行星最有可能包含生命。
我們周圍的炸波許多元素要么是通過稱為超新星的恒星爆炸產生的，要么是到達地球通過稱為中子星的密度極高的物體的劇烈碰撞產生的。困擾科學家的放射一個問題是，這些重元素是如何到達我們地球上的——特別是，來自不同地方的元素是如何同時到達我們的星球的。
通過對元素在太空中的旅行進行復雜的計算機建模，科學家們現在發現，中子星碰撞產生的重元素可以在其他超新星的沖擊波上“沖浪”，穿過我們的星系并降落到地球。
這個謎團在2021年首次被提出，當時在深海巖石中發現的放射性同位素給研究其起源的科學家帶來了一個驚喜。這些同位素并非起源于太陽系內部，而是來自銀河系其他地方的恒星爆炸。一些檢測到的同位素尤其引起了研究界的關注，因為它們的生產地點非常不同。
具體來說，科學家發現了錳-53(與白矮星的爆炸有關)；鐵-60(在核心坍縮超新星中產生)；和钚-244(通常只能通過合并兩個被稱為中子星的極端物體產生)，它們位于深海巖石樣本中類似深度的層中。
為了到達地球，這些同位素會在過去幾百萬年的某個時候從天空中落下。由于深海沉積物隨著時間的推移一層一層地積累形成巖石，研究人員對這三種來自不同類型恒星爆炸的同位素在相似深度的巖石層中被發現感到非常困惑。在相似的深度發現它們意味著它們一定是一起到達地球的，盡管它們的起源地點是如此的不同。
為了了解這些同位素是如何一起到達地球的，由英國赫特福德郡大學的本杰明·韋梅爾博士和匈牙利CSFK領導的團隊使用計算機模型模擬了同位素如何從它們的星系生產地點穿越太空。
這項研究發現，從碰撞的中子星到爆炸的白矮星，不同天體物理位置的噴射物在星系中被更頻繁的核心坍塌超新星的沖擊波推來推去。這些超新星是大質量恒星內核的爆炸，這比兩顆中子星合并或白矮星爆炸引發的爆炸要常見得多。
Wehmeyer博士和他的團隊觀察到，在它們產生后，同位素可以在這些超新星的沖擊波上“沖浪”。這意味著在非常不同的地點產生的同位素最終會在核心坍塌超新星爆炸的沖擊波邊緣一起移動。一些被清掃的物質最終落在了地球上，這可以解釋為什么同位素在深海巖石的相似層中一起被發現。
主要作者Wehmeyer博士解釋道，“我們的同事從海底挖出了巖石樣本，將它們溶解，放入加速器中，并逐層檢查其成分的變化。使用我們的計算機模型，我們能夠解釋他們的數據，找出原子在整個星系中究竟是如何運動的。
“這是向前邁出的非常重要的一步，因為它不僅向我們展示了同位素是如何在銀河系中傳播的，還展示了它們是如何在系外行星上變得豐富的——即太陽系以外的行星。這非常令人興奮，因為同位素豐度是決定系外行星是否能夠容納液態水的一個重要因素，而液態水是生命的關鍵。在未來，這可能有助于確定我們銀河系中可以找到可居住的系外行星的區域。”
赫特福德郡大學天體物理學教授、該研究的合著者Chiaki Kobayashi博士補充道:“我多年來一直致力于元素周期表中穩定元素的起源，但我很高興在這篇論文中獲得放射性同位素的結果。它們的豐度可以通過太空中的伽馬射線望遠鏡以及挖掘地球水下的巖石來測量。
“通過將這些測量結果與本杰明的模型進行比較，我們可以了解太陽系的組成是如何以及從哪里來的。”
這項工作發表在《天體物理學雜志》上。

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