我們是星塵，也是宇宙大爆炸的灰燼！萬物的起源就是這么簡單！自2017年LIGO引力波天文臺(tái)探測到兩顆中子星相撞時(shí)產(chǎn)生的引力波以來，便在宇宙和整個(gè)天文界引發(fā)了電磁和時(shí)空漣漪。這一備受期待但從未以這種方式出現(xiàn)過的非凡事件（中子星碰撞），不僅為我們提供了一些有關(guān)恒星死亡的新數(shù)據(jù)點(diǎn)——從根本上改變了人類對組成我們的原子從何而來的理解。
你可能聽說過“我們是星塵”，這并不錯(cuò)誤，但這也不是全部。從根本上說，恒星是一臺(tái)煉金術(shù)機(jī)器，恒星開始時(shí)是一個(gè)主要由氫組成的巨大球體，在自身引力的壓力下，慢慢地?cái)D壓其中心區(qū)域。恒星的核心最終變得又熱又密，變成一個(gè)核反應(yīng)堆，將氫聚變成氦。在太陽的核心，這個(gè)過程每秒將數(shù)億噸氫轉(zhuǎn)化為氦，我們從地球上接收到的陽光本質(zhì)上只是核反應(yīng)產(chǎn)生的余熱。絕大多數(shù)恒星就是這樣度過它們的一生：不斷地燃燒自己。
將氫轉(zhuǎn)化為氦，持續(xù)數(shù)十億年，在恒星最后的死亡陣痛中，當(dāng)恒星變成準(zhǔn)備排出外層的（紅巨星）時(shí)，聚變會(huì)爆發(fā)，產(chǎn)生鋰、碳和氮，以及少量較重的元素。然而，要填滿元素周期表的其余部分，需要比太陽大得多的恒星。一顆質(zhì)量大約是太陽8倍的恒星，其中心有一個(gè)燃燒著難以想象的高溫核熔爐。當(dāng)恒星核心耗盡了氫的供應(yīng)后，就能“爬上”元素的列表，燃燒氦、碳、氖、氧和硅，直到僅僅幾百萬年后，恒星的中心變成了鐵，使恒星“膨脹”起來的聚變輻射最終耗盡。
在那個(gè)時(shí)候，沒有任何東西可以阻止恒星自身坍縮，最終是一場壯觀的超新星爆炸。碎片場中心要么是一顆密度超高的中子星，要么是一個(gè)黑洞。這是最后一次爆炸本身，而不是內(nèi)部燃燒，創(chuàng)造了恒星的最終化學(xué)遺產(chǎn)（產(chǎn)生多種元素）。在很短的一段時(shí)間內(nèi)，沖擊波通過恒星的各層爆炸，產(chǎn)生了如此強(qiáng)烈的熱量和壓力，以至于核聚變前的爆炸，帶著新元素的放射性外殼進(jìn)入星際空間。宇宙被星塵播下種子，準(zhǔn)備合并成新的恒星，新的行星，新的生命。
多年來，一直認(rèn)為這些恒星的爆炸死亡是宇宙中富含金屬和其他重元素來源的主要機(jī)制。但越來越多的證據(jù)表明，對于金、鉑和鈾等重金屬而言，超新星只是一個(gè)開始。它是一顆微小、密度大的中子星，它攜帶著在周期表其他（元素）部分爆炸的可能性。這讓我們回到了LIGO探測，當(dāng)這一信號(hào)第一次被發(fā)現(xiàn)時(shí)，世界各地天文學(xué)家都在天空中的同一區(qū)域使用望遠(yuǎn)鏡觀測。由此產(chǎn)生的觀測結(jié)果在短暫閃光中顯示出了一個(gè)明顯跡象，即中子星碰撞創(chuàng)造了足夠多的重金屬元素。
中子星碰撞似乎對化學(xué)起源的故事至關(guān)重要，在我們之前的幾代人中，是難以想象我們是誕生在這樣暴力之中，但故事還有更多……我們身體中的大多數(shù)原子根本不是來自恒星，事實(shí)上，它們要古老得多。如果你把身體里所有的原子加起來，超過60%是氫，宇宙中大部分的氫從來沒有在一顆恒星里存在過。氫，或者更確切地說，后來與電子結(jié)合形成中性氫原子的質(zhì)子，是在宇宙大爆炸原始火焰中產(chǎn)生的。
在宇宙形成的最初時(shí)刻，宇宙的每一部分都充滿了一種核前等離子體，其溫度和密度超過了最大質(zhì)量恒星的中心。隨著宇宙的膨脹和冷卻，構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子首先出現(xiàn)了。氫以孤質(zhì)子的形式出現(xiàn)，還有少量的氦和鋰，自第一次出現(xiàn)以來，這些原子核已經(jīng)存在了138億年，它們在恒星中聚集，最終形成了我們。所以，是的，我們是星塵，但也是宇宙大爆炸的灰燼：古老的原子煉金術(shù)被不可阻擋的引力和時(shí)間流聚合在一起。
博科園｜文：Katie Mack（天體物理學(xué)家）/Cosmos Magazine
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