比其他金属都“重”的金元素，在宇宙中是如何被“造”出来的？
历史上，黄金因其稀有性和稀有性吸引了众多“炼金术士”。他们一直想“把普通材料变成黄金”，日夜在炼金炉边上忙碌，但无论他们怎么努力，都无法实现把普通金属变成贵金属的梦想。
不仅人类很难把石头变成金子，有时候连恒星的“大熔炉”也产不出金子。我们几乎都知道，动物、植物、矿物，各种金属，当然也包括黄金，地球上几乎所有的元素都来自太空。
然而，在大爆炸后的最初几分钟内，只产生了周期表的前四种元素：氢、氦、锂和铍。所有比铍重的元素都是由恒星内部的核聚变形成的，但这一过程在铁形成后就停止了，因为铁原子核是所有重元素中最稳定的。
那么，比铁重的黄金在宇宙中从何而来呢？
重金属的来源
为了得到比铁重的元素，需要使用一个小的“助手”——中子。这是因为中子不带电，当它们轰击铁芯时，更容易与铁芯结合。
中子轰击铁心时有两种情况：“快中子俘获”“慢中子俘获”和。当种子核（如铁核）捕获一个中子时，就会形成一个质量为1、质子数恒定的同位素核。然而，最早形成的原子核几乎是极其不稳定的，将经历β衰变（即释放一个电子）。因为电子携带一单位的负电荷，衰变后原子核的原子序数增加1。这样，元素周期表的元素就形成了，紧靠着种子核。这个过程被称为“慢中子俘获”，也称为“s过程”。将产生锶、钡、铅和其他元素。这种反应通常发生在中子流强度相对较低（或中子较少）时。
快中子俘获，又称R过程，是种子核（如铁核）俘获中子形成质量为1、质子数恒定的同位素核的过程。在新核发生β衰变之前，它俘获了第二和第三个中子，形成了质量增加的同位素核。直到质量大到不能再大，β衰变才会发生。这个过程会产生比较重的元素，包括铀元素和金元素。这种反应通常发生在中子流强度较高（或更多中子）时。
一般来说，慢中子俘获是指一个中子进入并衰变一次；快中子俘获是指一次俘获多个中子并衰变一次。
显然，为了生产黄金，“s过程”必须在宇宙深处进行。如果“s过程”可能发生，则必须满足以下条件：
首先，应该有一个没有杂质的相对纯净的中子源。
其次，需要一个重元素原子核（比如铁）作为“起始种子”来“捕获”这些中子。
最后，这些物质需要在极其高温的环境中熔化。最好是在大爆炸的环境中，因为黄金需要以高速从恒星中抛出，才能长途旅行。
第一位炼金术士：超新星
根据这些线索，科学家发现了隐藏在宇宙深处的第一位炼金术士：超新星。
大质量恒星的核心不断融合，形成较重的元素。起初，聚变产生的热膨胀力足以抵抗巨大的重力。然而，当核聚变继续到铁的阶段时，由于进一步核聚变的失败，恒星的热膨胀力丧失，因此恒星在重力的作用下坍缩，坍缩过程中产生巨大的能量，称为超新星爆炸。
当超新星发生爆炸时，恒星其内部的核心被强大的重力挤压，内部的质子和电子被迫熔合形成中子，从而将核心变成中子星。当然，中子星也可用作纯中子源。喷出的恒星物质富含铁和热量，符合上述第二和第三个条件。
上世纪90年代，科学家们用电脑模型模拟了这一壮丽景象。当一颗大质量恒星的核心坍缩半秒时，它将继续喷射中子超过一分钟。同时，铁心将不断捕获中子，产生令人垂涎的贵金属，以及周期表底部的各种重金属。
几十年来，超新星爆炸并产生黄金的观点最令人信服。然而，随着计算机模型越来越精确，人们发现“炼金术士”超新星的能力可能有限，因为中子星发射的中子似乎太少，只能建造一个小“拱顶”，这还不足以解释宇宙中这么多大的“拱顶”。
例如，美国和欧洲共同体1985年发射的一颗卫星曾经探测到一颗含金量非常高的恒星。这颗星位于巨蟹座，双子座以东，狮子座以西。它距离我们居住的地球16.9亿光年，是太阳的9倍大。科学家推测，其表面有超过10000亿吨的黄金，是地球上黄金含量的100多万倍。超新星爆炸显然不足以产生如此大量的黄金。
这样，科学家就必须回到起点。但他们坚信中子星是黄金生产中最重要的部分。因为在宇宙中，只有中子星才有这么多中子。问题是中子星有很强的引力场。我们怎样才能使中子星发射出大量的中子？
更伟大的“炼金术士”
1974年，射电天文学家首次发现了第一个双中子星系统。它们相互旋转，如果一旦失去能量，这就意味着它们总有一天会相撞。
试想，在两颗中子星最终合并成一颗更大的中子星或黑洞之前，在最后几次旋转中，它们会不会受到彼此巨大潮汐力的影响而喷出大量物质？那是宇宙中最大的黄金来源。
哥伦比亚大学的理论天体物理学家用计算机模拟再现了炼金的辉煌景象。在核聚变之前，每颗中子星后面都有一条长尾，它将被加热到数十亿摄氏度。重核可以在大约一秒钟内形成。在这些中子星碎片中有如此多的中子，每一个都是一个非常大的核（这个核中没有质子，只有中子）。实际上，我们可以把整个中子星看作一个非常大的原子核。但是这些中子星碎片是不稳定的。它们会不断“腐烂”。衰变后，它们很容易形成金和铂等重元素。
中子星聚变和超新星爆炸都能产生黄金。但这两位炼金术士的能力大不相同。超新星爆炸能产生相当于月球大小的黄金，而中子星聚变则能产生类似木星大小的黄金，比前者多出数万倍！两颗中子星的聚变是宇宙中最大的“炼金术士”！
哈佛-史密森天体物理中心的天文学家观测到了由两颗中子星碰撞引起的短时伽马射线爆发。在持续数日的爆炸声中，科学家们发现了包括黄金在内的大量重元素。它的含金量大约是月球质量的100倍！
有很多争议
中子星聚变是宇宙中最伟大的“炼金术士”？
其实没那么简单。有些科学家认为这样的天文事件非常罕见。与超新星爆炸不同，两颗中子星的聚变需要两颗中子星的偶然碰撞，这种概率每一亿年才发生一次。用这样一个小概率事件来解释宇宙中黄金的主要来源似乎是不可靠的。
支持超新星爆炸理论的科学家认为，如果超新星在强磁场的驱动下爆炸，中子的喷发可能会越来越快，使铁核更容易俘获中子，产生的黄金量可能会更大。另外，超新星爆炸非常频繁，也许超新星是宇宙黄金的主要缔造者。
现在科学家们正尝试找到证据来证明他们的观点。例如，超新星爆炸后，它们的内核可以凝结成星际尘埃粒子，然后坠落到地球上，在深海中沉淀。看看星际尘埃中金的比例和深海尘埃中金的比例是否一致。这表明地球上所有的金元素都来自超新星爆炸。如果不是，地球上可能还有其他的黄金来源。在中子星聚变之前，它会对时空产生巨大的影响并产生引力波。科学家可以“听”引力波获取中子星的聚变信息，也可以通过捕捉短伽马射线爆发来跟踪中子星的聚变时间。这样，我们就可以知道中子星聚变产生的金的数量。
不管最终的结果是什么，也许科学家们会找到另一位炼金术士，但现在我们可以找到一个更浪漫的原因，为什么黄金如此吸引人，那就是我们戴着来自深空的星尘碎片。