古代恒星可以制造含有超过260个质子的元素

宇宙的第一颗恒星是可怕的野兽。它们仅由氢和氦组成，质量可能是太阳的300倍。在它们内部，形成了第一个较重的元素，然后在它们短暂的生命结束时被抛入宇宙。它们是我们今天看到的所有恒星和行星的种子。《科学》杂志上发表的一项新研究表明，这些远古祖先创造的不仅仅是自然元素。

除了氢、氦和少量其他轻元素外，我们周围看到的所有原子都是通过天体物理过程产生的，例如超新星、中子星碰撞和高能粒子碰撞。他们共同创造了最重的元素，最高可达铀238，这是最重的天然元素。铀是在超新星和中子星碰撞中通过所谓的r过程形成的，其中中子被原子核迅速捕获，成为较重的元素。r过程很复杂，我们仍然不了解它是如何发生的，或者它的质量上限可能是多少。然而，这项新研究表明，第一代恒星的r过程可能产生了原子质量大于260的重得多的元素。

研究小组观察了银河系中的42颗恒星，这些恒星的元素组成已经很清楚了。他们不是简单地寻找较重元素的存在，而是着眼于所有恒星中元素的相对丰度。他们发现银和铑等某些元素的丰度与已知r过程核合成的预测丰度不一致。数据表明，这些元素是超过260个原子质量单位的较重原子核的衰变残余物。

除了快速中子俘获的r过程之外，还有另外两种产生重原子核的方法：富中子核俘获质子的p过程，以及种子核可以俘获中子的s过程。但这些都无法快速积累铀以外元素所需的质量。只有在超大质量的第一代恒星中，r过程核合成才能产生这样的元素。

因此，研究表明，r过程可以产生远远超出铀的元素，并且很可能是在宇宙的第一批恒星中产生的。除非其中一些超重元素存在一个稳定岛，否则它们早已衰变成我们今天看到的自然元素。但它们曾经存在的事实将有助于科学家更好地理解r过程及其局限性。