宇宙重元素从哪里来

    目前科学界主流观点认为，在宇宙大爆炸之后的一段时期内，空间中充满了氢和氦这样最常见的轻元素，而宇宙中的一部分重元素来自于恒星内部的核聚变。

    在极高的温度和压力下，原子核外的电子可以摆脱原子核的束缚，使得两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核聚合作用，生成新的质量更重的原子核。这就是所谓的核聚变。而铁以前的重元素就都是在恒星的核心，靠核聚变产生的。

    大质量恒星在产生铁核心之后，由于聚变反应的停止，核心会发生剧烈的引力坍缩，形成超新星爆发，铁元素会在极高的温度和压力下，与自由中子、自由电子、质子及其他原子核发生反应，产生出92号元素铀之前的所有重元素，并随着超新星爆发将它们扩散到宇宙空间中去。

    大多数科学家认为，从铁到铀，自然界稳定存在的重元素中有约半数是大质量恒星在生命终结阶段发生超新星爆发时生成的。但也有科学家给出了不同的可能性，他们指出，这些重元素的起源可能是一种更加狂暴而罕见的机制——密度超高的中子星之间发生的相撞。

    中子星是恒星衰亡并发生超新星爆发之后残留的遗骸，其密度极高。尽管绝大部分中子星都孑然一身，但也会有两颗中子星组成双星系统，它们可以在一起相互绕转数十亿年，但是在这一过程中会逐渐相互靠近，直到有一天，这两颗中子星终于陷入毁灭性的相撞。这时候两颗中子星的绝大部分物质会发生进一步坍缩，形成黑洞，而另外一部分物质会被抛入太空。这些物质中富含中子，这样便会形成原子量越来越大的元素。比如金、铅，或者铂。

    还有研究人员猜测，宇宙中的重元素（如金、银、铂和铀）可能是早期宇宙诞生时在黑洞的帮助下形成的。

    在宇宙大爆炸时，其异乎寻常的力量会把一些物质挤压得非常紧密，形成了“原生黑洞”。这种黑洞并不是由恒星坍缩而形成的。理论上，原生黑洞比普通黑洞更小，甚至小到肉眼无法看到。研究人员认为原生黑洞会与中子星发生碰撞，原生黑洞将沉入中子星中心区域，从其内部吞噬它们。当这种情况发生时，黑洞会从内部不断消耗掉中子星，这个过程可能会持续1万年左右。之后，中子星随着自身的收缩，自转会变得越来越快，最终导致一些小的部分被甩离本体。而这些富含中子的分离部分，很可能就是重元素的来源。

    （《科技日报》9.22 姜靖）