磁星耀斑，巨大的宇宙爆炸，可能直接导致重元素在宇宙中的产生和分布，这是一项新研究提出的观点。
几十年来，天文学家对一些自然界中最重的元素的来源（如黄金、铀和铂）只有理论。然而，通过重新审视旧的档案数据，研究人员现在估计，银河系中多达10%的重元素来源于高磁化中子星的喷发，这些中子星被称为磁星。
直到最近，天文学家才意识到磁星（Essentially dead remnants of supernovae）在早期星系形成中的作用，研究的共同作者、俄亥俄州立大学天文学教授托德·汤普森说。
“中子星是非常奇特的、非常致密的物体，以其巨大的、非常强的磁场而闻名，”汤普森说。“它们接近于黑洞，但却不是。”
虽然重元素的起源长期以来一直是一个安静的谜，但科学家知道重元素只能在特殊条件下通过一种称为r-过程（或快速中子捕获过程）的方法形成，这是一组独特而复杂的核反应，汤普森说。
2017年，科学家们在检测到两颗超密中子星碰撞时看到了这一过程的实际应用。这一事件通过NASA望远镜、激光干涉引力波天文台（LIGO）和其他仪器捕捉，提供了重金属由天体力量创造的首个直接证据。
但进一步的证据显示，可能需要其他机制来解释所有这些元素，因为中子星碰撞在早期宇宙中可能无法迅速产生重元素。根据这项新研究，基于这些线索，汤普森及其合作者认识到强大的磁星耀斑确实可以作为重元素的潜在喷发源，这一发现得到了对SGR 1806-20的20年观察的确认，该磁星耀斑明亮到一些事件的测量只能通过研究其反射在月球上的光来进行。
通过分析这一磁星耀斑事件，研究人员确定新产生的元素的放射性衰变与他们关于磁星耀斑喷发重r-过程元素后所释放的能量类型和时机的理论预测相吻合。研究人员还推测，磁星耀斑会产生重宇宙射线，这是一种物理起源仍不明的极高速度粒子。
“我喜欢关于系统如何运作、新发现如何运作、宇宙如何运作的新想法，”汤普森说。“这就是为什么像这样的结果令人兴奋。”
该研究最近发表在《天体物理学杂志快报》上。
磁星可能为星系化学演化提供独特的见解，包括系外行星系统的形成及其宜居性。
磁星不仅产生黄金和白银等贵重金属，这些金属最终会进入地球，造成它们的超新星爆炸也会产生氧、碳和铁等对许多其他更复杂的天体过程至关重要的元素。
“它们喷出的所有物质都会混入下一代的行星和星星中，”汤普森说。“数十亿年后，这些原子被纳入可能形成生命的物质中。”
总之，这些发现对天体物理学有深远的影响，特别是对研究重元素和快速射电暴起源的科学家们。了解物质如何从磁星喷发可能帮助科学家更深入地了解它们。
由于其稀有性和短暂性，磁星耀斑可能很难观察，而目前的空间望远镜如詹姆斯·韦伯太空望远镜和哈勃望远镜并没有检测和研究它们发射信号所需的专用能力。即使是更专业的天文台，如NASA的费米伽马射线太空望远镜，也只能观察到来自附近星系的伽马射线闪光的最亮部分。
相反，一个提议的NASA任务，即康普顿光谱仪和成像仪（COSI），可以通过调查银河系中的能量事件，如巨大的磁星耀斑，来增强该团队的工作。尽管像SGR 1806-20这样的事件可能在本世纪不会再次发生，但如果在我们附近发生一场磁星耀斑，COSI可以用于更好地识别其喷发所产生的单个元素，并允许这一研究团队确认他们关于宇宙中重元素来源的理论。
“我们正在产生一系列关于这个领域的新想法，而持续的观察将导致更多出色的联系，”汤普森说。
该研究得到了国家科学基金会、NASA、查尔斯大学资助机构和西蒙斯基金会的支持。共同作者包括来自哥伦比亚大学的阿尼鲁德·帕特尔和布莱恩·D·梅茨格，来自布拉格查尔斯大学的雅库布·切胡拉，来自路易斯安那州立大学的埃里克·伯恩斯和来自平面研究所的贾里德·A·戈德堡。
