图源：央视消息
一向以来，黄金都是财富的象征。不仅如斯，它照样极其重要的工业原料之一。
黄金有着极佳的导电性、导热性和延展性，这使得它被广泛应用于手机、电脑、芯片等电子产品的核心部件中，以保障旌旗灯号传输的稳定性；在航天范畴，它可以用于制造航天器涂层，抵抗宇宙射线和极端温度；在医疗范畴，黄金合金用于制造假牙、心脏支架等器械，兼具生物相容性与耐用性。此外，黄金还用于防伪印刷、周详仪器制造等多个范畴……
但你有没有想过，黄金到底是怎么来的？
地球没这个本领。
2017 年 8 月 17 日，美国的 LIGO 引力波探测器与欧洲的 VIRGO 探测器同时捕获到一组引力波旌旗灯号，仅仅 1.7 秒后，费米伽马射线太空千里镜也探测到了一次伽马射线暴。
我们身边的大年夜多半元素，比如构成空气的氧、构成生命的碳、构成钢铁的铁，其出生地都在恒星内部——恒星就像宇宙中天然的“熔炉”，经由过程核心的核聚变反响，将轻元素（氢、氦）一步步锻造成更重的元素（除了氢氦之外的元素，如碳、氮、氧、硅、铁等等）。
不过，恒星的“锻造才能”也有一个明白的上限，也就是天文学上所说的“铁极限”：当恒星内部的核聚变进行到铁元素时，就会彻底停止。元素周期表中铁之后的所有元素，都无法经由过程恒星内部正常的核聚变产生。
想要把铁原子变成比它更重的元素——比如金、铂这些贵金属，不仅不会释放能量，反而须要吞噬巨量的能量。这种能量级别，远超任何恒星内部的情况，哪怕是宇宙中质量最大年夜的恒星，也无法达到如许的前提。
很长一段时光，天文学家困惑金子来自一种极端事宜：两颗中子星的碰撞。
逝世亡恒星的最终碰撞
坐标定下来后，天文学家把哈勃太空千里镜对准那个地位，成果看到了一个出人意表的场景：那边有一个极其微弱、极其渺小的星系，藏在一条长达60 万光年的巨大年夜气体流中。我们的银河系直径大年夜约 10 万光年，这条气体流的长度是银河系的六倍。
所谓“中子星”，是大年夜质量恒星逝世亡后留下的残骸。恒星燃尽核燃料后，在自身引力感化下急剧坍缩，核心的物质被紧缩到极致。一颗典范的中子星，直径大年夜约只有 20 千米（相当于一座城市的大年夜小），质量却有 1.4 个太阳那么重，一勺中子星物质就有几亿吨重。
当两颗中子星在引力感化下螺旋接近、最终激烈相撞时，撞击刹时的温度和压力足以把物质锻造成金、铂这些贵金属。2017 年，天文学家第一次亲眼“看到”了这个过程。
随后，全球约 70 个地面及空间千里镜从红外、X光、紫外和射电等多个波段开展后续不雅测，确认了该旌旗灯号来自双中子星并合事宜，产生于长蛇座星系 NGC4993 ，距离地球 1.3 亿光年。
这幅艺术家绘制的插图展示了一群距离我们约85亿年的星系归并气候。个中一个星系中一对归并的中子星激发了一次千新星爆发，产生了可能是迄今为止探测到的最遥远的伽马射线暴。图片来源：Maria Cristina Fortuna/NASA/钱德拉X射线中间。
此次不雅测证实，碰撞产品中确切含有大年夜量重元素[2]。
美国国度科学基金会、美国LIGO等供给的后果图显示两个并合中的中子星。图片来源：新华社
“并合中的并合”——“宇宙郊区”的机密
金子的来源算是找到了。但紧接着冒出一个新问题：天文学家在很多星系的外围区域发明，那边的恒星体内也含有金和铂。这就奇怪了。星系外围是宇宙的郊区，恒星稀少，超新星爆发也少，按事理不该有那么多重元素。这些金子是从哪儿来的？
比来，一项新揭橥于《天体物理学杂志快报》的研究，为这个难题给出了一个可能的谜底。
2023 年 9 月 6 日，搭载于费米卫星上的伽马射线暴监测器捕获到了一次短暂而激烈的伽马射线暴，并将其记录为 GRB 230906A 。伽马射线暴是宇宙中最激烈的爆炸之一，而持续时光短的那种，平日就是中子星碰撞的旌旗灯号。
宇宙的“炼金术”
费米千里镜视野很广，但定位不敷精确。接下来，尼尔·格雷尔斯雨燕天文台接棒，把地位缩小了一些。然后钱德拉 X 射线天文台登场，用了 18 个半小时的曝光，把爆发源的坐标精确锁定。
这条气体流本身就是一场更古老的碰撞留下的遗迹。几亿年前，一群星系产生了碰撞，巨大年夜的引力潮汐把气体和尘埃从各个星系中扯了出来，甩进星系际空间，形成了这条壮不雅的气体长河。而就在这条长河中，被扯出来的物质慢慢集合、冷却、坍缩，出生了一个小小的星系。
故事到这里开端变得精妙。这个细姨系里出生了很多恒星，个中有两颗大年夜质量恒星走完了平生，坍缩成了中子星。这两颗中子星在引力的使令下越转越近，经由漫长的螺旋，终于撞在了一路。碰撞产生了那道伽马射线暴的闪光，也产生了金、铂等重元素，抛洒在星系的外围和星系际空间中。
一场碰撞催生了另一场碰撞。星系碰星系，扯出一条气体河；气体河里长出细姨系；细姨系里两颗中子星再碰着一路，把新造的金子撒向四方。这条因果链横跨几亿年，串起了从星系标准到原子核标准的两场暴力事宜。
而那个困扰天文学家的问题——星系边沿的恒星里为什么会有金子——如今有了一个漂亮的解释。类似 GRB 230906A 如许产生在星系外围甚至星系际空间中的中子星碰撞，可以在远离星系中间的处所当场临盆重元素。这些元素混入四周的气体，比及下一代恒星从这些气体中出生时，金和铂就天然而然地涌如今了它们体内。
47 亿光年之外，一个藏在气体河道深处的细姨系里，两颗逝世去的恒星留下的残骸完成了最后一次碰撞，造出了一批黄金，然后消失在星际空间中，等待被将来的恒星收纳。全部过程没有任何目标，纯粹是引力和核物理按规矩运行的成果。但就是这套规矩，让宇宙在最荒野的角落也能炼出真金。
参考文献
[1] https://www.gold.org/goldhub/data/how-much-gold?utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=GOLDHUB:+Your+Weekly+Gold+Market+Round-up,+March+22,+2024
[2] https://baijiahao.baidu.com/s?id=1581440390226754196𝔚=spider&for=pc
[3]https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae2a2f#artAbst
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作者丨Steed 天文科普创作者
审核丨黄崧 清华大年夜学天文系副传授
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责编丨杨雅萍
审校｜徐来、张林林
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