黄金是如何在宇宙中形成的？条件极为苛刻，人造黄金几无可能

2017年，天文学家目睹了两颗中子星的碰撞，中子星是大质量恒星的超高密度残骸。他们的分析似乎揭示了所有比铁重的元素的形成（包括金）都是在这些巨大的碰撞中形成的。

一项新的研究表明，这些碰撞不会产生足够多的黄金，不足以解释我们在宇宙中看到的数量。

• 金在恒星中形成，在中子星的碰撞中形成，在一种特定类型的超新星爆发中形成。

澳大利亚莫纳什大的天体物理学家阿曼达·卡拉卡斯说：“中子星合并在宇宙早期没有产生足够的重元素，140亿年后的今天也没有。”

当原子在大爆炸后第一次形成时，只产生了氢和氦（以及少量的锂）。其他一切都是在大质量恒星的核熔炉中，或在恒星超新星的巨大爆炸中形成的。

像太阳这样的恒星一生中大部分时间都是在引力和核心热核反应之间保持平衡。在40多亿年后，太阳将用尽所有可用的氢，并会收缩。太阳核心压力的增加将导致氦第一次聚变，它将膨胀成一颗红巨星，吞噬水星、金星和地球。

• 这项研究的研究人员绘制了这个版本的元素周期表，展示了几种元素是如何形成的。

比太阳大得多的恒星会经历几个这样的周期，每一个周期都会产生越来越重的元素。当铁（元素周期表上的第26号）产生时，任何进一步的聚变所需要的能量都比从反应中获得的能量多，核心的热核反应失败，失去了与引力的抗衡的资本，恒星因此坍缩。

大质量恒星可以爆发成强大的超新星，产生比铁更重的元素（包括锌、锡和金）。当它们沉淀下来时，可能会导致黑洞或超密度中子星的形成。

研究发现，质量小于太阳8倍的恒星产生的元素质量大约是铁元素质量的一半，包括碳、氮和氟。更大质量的恒星形成了宇宙中大部分的氧和钙，这两者都是生命所必需的。

但是，这些超新星爆发并不能解释宇宙中黄金的数量，天文学家认为，中子星的碰撞可能会填补这一空白。这项新研究表明，即使是这些事件也不能产生足够的黄金来解释宇宙中黄金数量。

研究人员推测，磁旋超新星可能是我们今天看到的大部分黄金的产生原因。这些事件（金的产生）发生在具有强大磁场的快速旋转的大质量恒星坍缩时。

• 磁旋转恒星在超新星爆发期间的坍缩模型。

这些条件可以让原子中的原子核吸收中子的速度比它们衰变的速度更快，从而通过核聚变的r过程触发重元素的产生。通过观察质量比太阳大25到50倍的恒星，研究人员认为，如果这些恒星中只有一小部分是磁旋转的，这个过程就可以解释宇宙中多余的黄金。

早期的研究表明，另一种形式的恒星爆发（超新星）也能产生重元素。研究人员发现，恒星中的金元素比预期的少，银元素比预期的多。这可能意味着，关于元素形成的概念可能仍需修改。