臺北市立天文科學教育館

元素能有多重？一個國際研究小組發現，古代恆星能夠產生原子質量大於260的元素，比地球上自然存在的元素週期表上的任何元素都重。這項發現加深了我們對恆星中元素形成的理解。

圖說：中子星合併事件的示意圖，其中有可能發生快中子捕獲過程。(ESO / L. Calcada / M. Kornmesser)

實際上，我們是由恆星物質構成的。恆星是元素工廠，在那裡元素不斷地融合或分裂，創造出更輕或更重的元素。當我們提到輕元素或重元素時，指的是它們的原子量（atomic mass）。已知最重的元素只能在中子星中透過快中子捕獲過程產生（r-process）。想像一個漂浮在中子湯中的單一原子核，突然間，一堆中子在不到1秒鐘的時間內黏在該原子核上，然後經歷一些內部中子到質子的變化，一種重元素，如金、鉑或鈾就形成了。

北卡羅來納州立大學物理學副教授、該研究的主要作者Ian Roederer提到，如果想製造比鉛和鉍更重的元素，快中子捕獲過程是必要的。為了要能非常快速增加中子的數量，需要大量的能量和中子，最佳的對象為當中子星的誕生或死亡，或彼此間的相互碰撞時所提供的能量和物質。

研究團隊重新審視了銀河系中42顆經過充分研究的恆星中重元素的含量，已知這些恆星在早期恆星的快中子捕獲過程中含有重元素。透過對這些恆星中發現的每種重元素的含量進行更廣泛的觀察，他們發現了以前未被識別的模式。如果研究小組觀察到的金屬元素是由快中子捕獲過程產生的，那麼某些其他元素的存在就會以特定的豐度比例出現，然而這些比例並不存在。所以他們得出結論，表明這些元素是由核分裂產生的。意味著產生這些金屬元素的早期恆星一定產生了比原子質量260大得多的元素，這些元素隨後分裂成更輕、更穩定的元素。這項研究發表在科學（Science）期刊上。（編譯／吳典諺）

資料來源：phys.org