一项研究发现，宇宙中大部分的金、铀和其它重元素都是由快速旋转的坍缩恒星产生的。

宇宙中最轻的三种元素——氢、氦和锂——诞生于宇宙最早期的时刻，即大约在大爆炸后一分钟左右。而元素周期表上一直排到铁的元素大多都是后来在恒星核心中锻造出来的。

然而，元素周期表上那些比铁重的元素，如金和铀，是如何产生的呢?这一直是个谜。此前的研究提出了一个关键线索：原子核通常需要快速吸收中子，这种现象被称为“r过程”。

“这对于我来说很奇妙，即使在我们庆祝元素周期表诞生150周年的今年，我们仍然不太明白宇宙中的重元素是怎样创造出来的，”研究报告的主要作者丹尼尔•西格尔说，他还是滑铁卢圆周理论物理研究所的理论物理学家，他说，这些元素包括“金、铂和我们的便携式电子产品中的稀土元素”。

2017年，借助LIGO和室女座引力波天文台探测到的时空结构波纹，天文学家探测到了中子星之间的碰撞。中子星是高密度富含中子的大型恒星尸体，是大型恒星在超新星的灾难性爆炸中死亡后形成的。引力波的发现使研究人员认为，大多数r过程的元素都是在合并中子星爆炸产生的物质茧中形成的。

研究人员在2017年发现的中微子与恒星的碰撞最后产生了一个黑洞。先前的研究表明，那次合并产生的r过程元素的主要来源是在黑洞周围形成的碎片吸积盘。

西格尔说：“我们立即意识到，在完全不同的天体物理系统中也可以会发现同样的物理现象。”

研究人员开发了模拟坍缩星吸积盘的计算机模型，这些坍缩星在坍缩的同时也会快速旋转，最后走向灭亡，变成一场超新星爆炸或者一个黑洞。

西格尔说：“我们发现，在这些吸积盘中，有很多物质围绕着新诞生的黑洞。他说，在这些吸积盘高温度、大密度的最深处，电子、正电子和中微子之类的粒子会相互作用，使质子转化为中子，从而产生“形成金和铂等重元素所需的初始条件”。

坍缩星比中子星合并更为罕见。然而，研究人员说，坍缩星喷射出的物质越多，意味着它们排出的r过程元素比中微子与恒星碰撞产生的r过程元素也就越多。

西格尔说：“我们在研究中发现，坍缩星应该产生了银河系中至少80%的重元素，剩余的大概20%则来自于中子星合并。”

西格尔说，在未来，研究人员希望研究元素如何在其他类型的吸积盘中产生，比如由强磁化恒星产生的超新星。他补充说：“我们还想探索我们工作的宇宙学意义——即我们的研究结果对星系的化学进化和聚集有什么启示。”

西格尔和他在纽约哥伦比亚大学的同事珍妮弗·巴恩斯和布莱恩·梅泽尔于2019年5月8日在《自然》杂志网络版上详细介绍了他们的发现。