天文学家观察到两颗中子星碰撞后重元素原子的形成，首次了解这些极端宇宙事件的微观物理特性。这一事件距离地球 1.3 亿光年，引发了一次巨大的爆炸，产生了迄今为止观察到的最小的黑洞，并提供了过去、现在和未来重原子形成的详细年代图景。

中子星是大质量恒星(7 到 19 个太阳质量)的残余物，这些恒星由于聚变燃料的耗尽而自行坍缩。它们的外层在超新星爆炸中被喷射出来，留下一个超致密的核心，将相当于两个太阳质量的核心集中到一个直径约20公里的球体中。原子核的引力塌缩导致电子和质子结合在一起形成中子，因此得名。

一些中子星出现在双星系统中，由一颗完整的恒星或一颗质量足以成为第二个中子星的恒星组成。如果后者没有被前者的超新星爆炸喷射出来，它们就会相互绕转，由于其极高的密度而在时空或引力波中产生涟漪。

随着系统的角动量(用于描述系统整体自旋状态的守恒矢量)减小，轨道靠得更近，两颗中子星靠得更近。结果，引力波在太空中传播的速度越来越快，直到恒星靠得如此之近，以至于它们碰撞并合并。这会导致称为千新星的巨大爆炸，这被认为是形成金和铂等重元素(比铁重)的原因。

然而，这一过程从未被详细描述过。哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所宇宙黎明中心的一个团队通过使用多个望远镜对千新星发出的光的测量相结合，首次详细跟踪了这些元素的形成。这项新研究的合著者拉斯穆斯·达姆加德 (Rasmus Damgaard) 在一份新闻稿中解释道：“我们现在可以看到原子核和电子在残余辉光中结合的时刻。” “我们第一次观察原子的形成，我们可以测量物质的温度并追踪这次遥远爆炸的微观物理，”他补充道。

丹麦研究人员分析了来自千新星 AT2017gfo 的光，该星系位于 NGC 4993 星系，距地球 1.3 亿光年。两颗中子星的灾难性碰撞导致了一个小黑洞的形成和富含中子物质的喷射，形成了一个以接近光速膨胀的等离子体球体。由于存在元素的放射性衰变产生的大量辐射，千新星恒星的光度可与数亿个太阳相媲美。

在碰撞后的最初几分钟内，从千新星中喷出的衰变物质的温度达到数十亿度，比太阳核心的温度高出千倍，与大爆炸后一秒的宇宙温度相当。砰。在这种极端条件下，电子从原子核中脱离，形成永动的电离等离子体。

在爆炸后的几分钟和几小时内，物质逐渐冷却，就像大爆炸后的宇宙一样。大爆炸后大约 37 万年，物质已经冷却到足以让电子附着在原子核上并形成第一个原子。千新星爆炸后会发生类似的过程，称为“快速中子俘获或r过程”，导致形成比铁更重的元素。

然而，“这种天体物理爆炸一小时又一小时地发生着惊人的变化，因此没有任何望远镜可以追踪它的整个历史。 《天文学与天体物理学》杂志上描述的这项研究的主要作者阿尔伯特·斯内彭(Albert Sneppen)解释说：“单个望远镜对这一事件的视角受到地球自转的阻挡。”为了详细跟踪这一事件，研究小组结合了位于澳大利亚和南非的多个望远镜以及哈勃太空望远镜的测量结果。

综合测量结果使团队能够创建重元素原子形成的时间顺序图。千新星爆炸后，物质球膨胀和扩散得如此之快，以至于光需要几个小时才能穿过它。因此，可以从球体边缘追踪爆炸的年代。在球体最接近地球的部分，电子已经附着在原子核上，而在最远的部分，黑洞仍在形成。