天文學家觀察到兩顆中子星碰撞后重元素原子的形成，首次了解這些極端宇宙事件的微觀物理特性。這一事件距離地球 1.3 億光年，引發了一次巨大的爆炸，產生了迄今為止觀察到的最小的黑洞，并提供了過去、現在和未來重原子形成的詳細年代圖景。

中子星是大質量恒星(7 到 19 個太陽質量)的殘余物，這些恒星由于聚變燃料的耗盡而自行坍縮。它們的外層在超新星爆炸中被噴射出來，留下一個超致密的核心，將相當于兩個太陽質量的核心集中到一個直徑約20公里的球體中。原子核的引力塌縮導致電子和質子結合在一起形成中子，因此得名。

一些中子星出現在雙星系統中，由一顆完整的恒星或一顆質量足以成為第二個中子星的恒星組成。如果后者沒有被前者的超新星爆炸噴射出來，它們就會相互繞轉，由于其極高的密度而在時空或引力波中產生漣漪。

隨著系統的角動量(用于描述系統整體自旋狀態的守恒矢量)減小，軌道靠得更近，兩顆中子星靠得更近。結果，引力波在太空中傳播的速度越來越快，直到恒星靠得如此之近，以至于它們碰撞并合并。這會導致稱為千新星的巨大爆炸，這被認為是形成金和鉑等重元素(比鐵重)的原因。

然而，這一過程從未被詳細描述過。哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所宇宙黎明中心的一個團隊通過使用多個望遠鏡對千新星發出的光的測量相結合，首次詳細跟蹤了這些元素的形成。這項新研究的合著者拉斯穆斯·達姆加德 (Rasmus Damgaard) 在一份新聞稿中解釋道：“我們現在可以看到原子核和電子在殘余輝光中結合的時刻。” “我們第一次觀察原子的形成，我們可以測量物質的溫度并追蹤這次遙遠爆炸的微觀物理，”他補充道。

丹麥研究人員分析了來自千新星 AT2017gfo 的光，該星系位于 NGC 4993 星系，距地球 1.3 億光年。兩顆中子星的災難性碰撞導致了一個小黑洞的形成和富含中子物質的噴射，形成了一個以接近光速膨脹的等離子體球體。由于存在元素的放射性衰變產生的大量輻射，千新星恒星的光度可與數億個太陽相媲美。

在碰撞后的最初幾分鐘內，從千新星中噴出的衰變物質的溫度達到數十億度，比太陽核心的溫度高出千倍，與大爆炸后一秒的宇宙溫度相當。砰。在這種極端條件下，電子從原子核中脫離，形成永動的電離等離子體。

在爆炸后的幾分鐘和幾小時內，物質逐漸冷卻，就像大爆炸后的宇宙一樣。大爆炸后大約 37 萬年，物質已經冷卻到足以讓電子附著在原子核上并形成第一個原子。千新星爆炸后會發生類似的過程，稱為“快速中子俘獲或r過程”，導致形成比鐵更重的元素。

然而，“這種天體物理爆炸一小時又一小時地發生著驚人的變化，因此沒有任何望遠鏡可以追蹤它的整個歷史。 《天文學與天體物理學》雜志上描述的這項研究的主要作者阿爾伯特·斯內彭(Albert Sneppen)解釋說：“單個望遠鏡對這一事件的視角受到地球自轉的阻擋。”為了詳細跟蹤這一事件，研究小組結合了位于澳大利亞和南非的多個望遠鏡以及哈勃太空望遠鏡的測量結果。

綜合測量結果使團隊能夠創建重元素原子形成的時間順序圖。千新星爆炸后，物質球膨脹和擴散得如此之快，以至于光需要幾個小時才能穿過它。因此，可以從球體邊緣追蹤爆炸的年代。在球體最接近地球的部分，電子已經附著在原子核上，而在最遠的部分，黑洞仍在形成。