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中性子星の衝突は、ブラックホールと星の融合よりも宇宙を豊かにします

の科学者 マサチューセッツ工科大学(MIT)、 から LIGO ニューハンプシャー大学は、ブラックホールが中性子星と合体するときに生成される重元素の量を計算し、それらのデータを中性子星が合体するときに生成される重元素の量と比較しました。 Hsin-Yu Chen、Salvatore Vitale、Francois Foucartは、高度なシミュレーションシステムと 重力波観測所LIGO-Virgo.

現在、天体物理学者は、鉄より重い元素が宇宙でどのように形成されるかを完全には理解していません。 それらは0,5つの方法で発生すると考えられています。 これらの元素の約半分は、それらの生命の最終段階で、低質量(10-XNUMX太陽質量)の星のプロセス中に形成されます。 その場合、彼らは赤色巨星です。 あります 元素合成 速いときの代わりに 中性子 低中性子密度と中温の核種によって捕獲されます。

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一方、重い要素の残りの半分はすばやく作成されます rプロセス、超新星とキロノバの爆発用。 次に、多くの中性子が急速に捕獲され、続いて一連の崩壊が起こり、安定した元素が形成されます。 このプロセスには、高温と非常に高密度の中性子流が必要です。 しかし、科学者たちは、rプロセスがどこで行われるかについて議論しています。

2017年にLIGO-Virgoは 中性子星合体 と呼ばれる巨大な爆発につながる上で キロノヴァ、 導いた。 当時、この過程で重い元素が形成されていることが確認されました。 ただし、中性子星がブラックホールと合体した直後にもr過程が発生する可能性があります。

科学者たちは、中性子星が 重力場 ブラックホールは、大量の中性子に富む物質を宇宙に投げ込みます。 しかし、専門家は、このプロセスは非常に速く回転する比較的質量の小さいブラックホールでなければならないと指摘しています。 大きすぎるブラックホールはすぐに物質になります 中性子星 吸収し、ほとんど宇宙に行き着きません。

Chen、Vitale、Foucartが最初に群衆を紹介しました 重い要素 両方のタイプのrプロセスで発生する比較。 そうすることで、彼らはrプロセスを実行できる多数のモデルをテストしました。

ほとんどのシミュレーションは、過去2,5億年にわたって、ブラックホールと中性子星の衝突よりも中性子星の融合によって、宇宙が2倍から100倍重い元素によって濃縮されたことを示しました。 ブラックホールがゆっくりと回転するモデルでは、 中性子星 ブラックホールと中性子星の合併のXNUMX倍の重い元素。 一方、中性子星が合体すると、 ブラックホール ゆっくりと回転し、質量が小さく(太陽質量が5未満)、rプロセスの最大100倍の重い元素が含まれます。 しかし、私たちが現在持っているデータは、そのようなブラックホールの存在を除外する傾向があります。

研究の著者はすでにからのデータを使用することを計画しています LIGO、乙女座と新しい日本人 KAGRA検出器 改善する。 XNUMXつの機器はすべて、来年も使用できるようになるはずです。 宇宙での重元素の生成率のより正確な計算は、とりわけ、遠方の銀河の年齢をより正確に決定するのに役立ちます。