重 金属

银河系是大约1000亿颗恒星的家园. 蒂莫西·比尔斯 只需要100颗——100颗已知存在的最稀有的恒星. 但是圣母院的椅子在 天体物理学 有这样的计划吗?到目前为止，未来看起来很光明.

事情发生在8月一个看似普通的日子, 距离地球1.43亿光年, 当时，美国先进的激光干涉引力波天文台(LIGO)探测到伽马射线的闪光，随后是一系列引力波.S. 以及欧洲的处女座设施. The instruments had captured the collision of two neutron stars; it was the first time a cosmic event had been viewed in both gravitational waves and light waves. 这即使不是现代天体物理学中最重要的发现，也是其中之一.

这两颗高密度的中子星已经相互环绕了很长时间(想想数十亿年)。, 在轨道上越来越近，直到最后撞到一起. 碰撞导致中子重金属形成并散布在宇宙中, 就像一场宇宙烟火表演.

这一事件可能有助于证明天体物理学中存在时间最长的理论之一. 中子星碰撞时发生的核反应被认为是地球上重金属存在的原因. 我们在日常生活中一直使用这些材料. 用于催化转化器和牙科工作的铂, 为核电站提供燃料的铀和世界各地珠宝盒里的黄金——都是由“恒星物质”构成的.”

天体物理学家称之为快中子捕获过程(r-process)。. 明确地理解r过程的本质, 他们需要将经过r过程增强的较老恒星样本的频率与碰撞产生的较新恒星的预测频率进行比较.

由于8月份观测到的中子星合并，科学家们现在有了后者. 现在，他们需要前者的样本——确切地说是100个——但“大海捞针”这个短语可能低估了这一挑战的艰巨程度.

这就是比尔斯的用武之地.

盘点宇宙并非易事. 世界各地大学的天文学家都在争夺大型望远镜的研究时间, 比如6.位于智利拉斯坎帕纳斯天文台的5米麦哲伦望远镜，或8米麦哲伦望远镜.亚利桑那州大型双筒望远镜天文台的4米望远镜.

获得时间取决于他们的研究性质和他们有什么样的资金. 恶劣的天气限制了研究人员的实际工作.

比尔斯和他的团队仔细观察每100个精心挑选的明星, 只有三颗可能是r过程增强恒星. 他们可能在银河系的任何地方. 天文学家目前只知道25到30个. “我们没有足够快地找到他们，”比尔斯说.

为了加快这一进程，他设计了一种方法来利用这些挑战.

比尔斯和他的团队正在努力确定银河系晕中最亮的低金属丰度恒星, 在其中寻找r过程增强的恒星. 寻找最亮的星星可以让团队利用谦虚, 中等口径的望远镜，如3.位于新墨西哥州阿帕奇角天文台的5米望远镜和2.7米哈伦J. 德克萨斯州麦克唐纳天文台的史密斯望远镜.

“这些低金属丰度的恒星位于我们周围星系的光环中，”比尔斯说. “没有人会给我们大量的时间在望远镜上查看我们长长的目标清单. 当预期的探测数量如此之少时，用大型望远镜来做是不切实际的.”

为了收集几千颗明亮的缺金属恒星的名单, 比尔斯为智利和夏威夷的双子座8米天文台等大型望远镜提供了“恶劣天气”项目, 当天气导致其他研究项目延误时. 这种方法使比尔斯的项目获得了数千小时的宝贵时间.

比尔斯说，他使用较小的望远镜来完成繁重的工作, 获得中等质量的高分辨率光谱, 他称之为“快照”, 在一次竞选中有数百名候选人.

“我们所需要的只是足够好的光谱，可以告诉我们哪些恒星是r过程增强的,他说. 一旦他和他的团队识别出具有可检测的r过程元素特征的物体, 他们转向更大的范围, 比如6.5米的麦哲伦，寻求帮助.

这些望远镜提供了更高质量的光谱, 或“肖像,，以获得更确凿的结论.

该团队在识别特征和利用各个天文台之间的关系方面已经变得非常熟练，从而大大提高了发现r过程增强恒星的速度. 当比尔斯开始他的调查, 天文学家以每年一颗的速度发现r过程增强的恒星. 比尔斯的团队计划历时四年，仅在第一年半就发现了15颗星星.

该项目还发现了两颗r过程增强的恒星，它们含有可探测到的铀——最重的天然元素——这是记录在案的六颗恒星中的两颗. 含有可测量量铀的恒星可以用来估计宇宙的年龄.

比尔斯希望获得额外的资金来完成对r-过程增强型恒星的研究, 他称之为EXPRESS (r -过程增强恒星探测). 调查将观察到2,比尔斯和电竞赌博平台研究助理教授维尼修斯·普拉科从之前的研究中选择了500颗恒星，这些研究是在恶劣天气观测和其他来源的中等分辨率下对明亮的缺金属候选者进行的.

该结果可以回答天体物理学领域最广泛寻求的问题之一.