对两颗中子星合并后发出的光进行先进的新型三维(3D)计算机模拟，产生了与观测到的千新星类似的光谱特征序列。

“我们的模拟与千新星AT2017gfo的观测之间史无前例的一致，这表明我们广泛了解爆炸和后果中发生的情况，”GSI/FAIR科学家、《天体物理学杂志快报》上该出版物的主要作者LukeShingles说道。

最近结合引力波和可见光的观测观测表明，中子星合并是这种元素产生的主要地点。该研究由GSIHelmholtzzentrumfürSchwerionenforschung和贝尔法斯特女王大学的科学家进行。

中子星合并喷射出的物质中电子、离子和光子之间的相互作用决定了我们通过望远镜看到的光。这些过程和发射的光可以通过辐射传输的计算机模拟来建模。

研究人员最近首次制作了一个3D模拟，该模拟自洽地跟踪中子星合并、中子捕获核合成、放射性衰变沉积的能量的能量以及重元素数千万个原子跃迁的辐射转移。

作为3D模型，可以预测任何观察方向的观察到的光。当几乎垂直于两颗中子星的轨道平面观察时(如千新星AT2017gfo的观测证据所示)，该模型预测了一系列光谱分布，这些光谱分布看起来与AT2017gfo的观测结果非常相似。

“这一领域的研究将帮助我们了解比铁重的元素(例如铂和金)的起源，这些元素主要是由中子星合并中的快速中子捕获过程产生的，”Shingles说。

大约一半比铁重的元素是在极端温度和中子密度的环境中产生的，这是在两颗中子星相互合并时实现的。当它们最终相互螺旋并合并时，产生的爆炸导致物质在适当的条件下喷射，通过一系列中子俘获和β衰变产生不稳定的富中子重核。这些原子核衰变至稳定状态，释放出能量，为爆炸性的“千新星”瞬态提供动力，这种明亮的光发射在大约一周内迅速消失。

3D模拟将多个物理领域结合在一起，包括高密度物质的行为、不稳定重核的特性以及重元素的原子-光相互作用。进一步的挑战仍然存在，例如解释光谱分布变化的速率，以及对后期喷射材料的描述。

该领域的未来进展将提高我们预测和理解光谱特征的精度，并将进一步加深我们对重元素合成条件的理解。这些模型的基本要素是FAIR设施将提供的高质量原子和核实验数据。