宇宙的方法可能比我們想象的更多。
諸如金、銀、釷和鈾等金屬的產生需要高能量條件，如超新星爆炸，或中子星之間的碰撞。
然而，一篇新論文顯示，這些元素可形成在活躍的新生黑洞周圍的漩渦混沌中，因為黑洞吞噬了周圍空間的塵埃和氣體。在極端環境中，中微子的高發射率應該促進質子向中子的轉化--導致後者的過剩，這是製造重元素的過程所需要的。
德國GSI亥姆霍茲重離子研究中心的天體物理學家Oliver Just說："在我們的研究中，首次透過精心設計的計算機模擬系統地研究了大量吸積盤狀結構裡的中子和質子轉換率，我們發現，只要滿足某些條件，盤狀結構中的中子就非常豐富。”
一開始，在大爆炸之後，並沒有大量的元素。在恆星誕生並開始在其核心粉碎原子核之前，宇宙主要是由氫和氦組成的湯。
恆星核聚變為宇宙注入了更重的元素，從碳一直到最巨大的恆星鐵，在恆星死亡時向全空間播撒。
但鐵是核聚變遇到屏障。透過核聚變產生鐵所需的熱量和能量超過了這個過程產生的能量，導致核心溫度下降，這反過來又導致恆星在壯觀的爆炸中死亡--超新星爆發。
正是這個壯觀的超新星(以及碰撞中子星)使較重的元素融合在一起。爆炸的能量如此之大，以至於原子在用力碰撞時，可以從對方那裡捕獲中子。
這被稱為快速中子捕獲過程，或r-過程；它需要真正快速地發生，以便在更多的中子被新增到原子核之前沒有時間發生放射性衰變。
目前還不清楚是否還有其他可以發生r-程序的情況，但新生黑洞是一個有希望的候選者。一個是中子星合併成黑洞，塌縮星是另一種可能：大質量恆星的核心在引力作用下塌縮成一個恆星質量的黑洞。
在這兩種情況下，小黑洞被密集的、熱的物質環所包圍，圍繞著黑洞旋轉，並向它輸送物質，就像水流入下水道一樣。在這些環境中，中微子被大量地發射出來，天文學家們長期以來一直假設r-捕獲核合成可能因此而發生。
Just和他的同事進行了模擬，以確定情況是否確實如此。他們改變了黑洞的質量和自旋，以及它周圍物質的質量，還有不同引數對中微子的影響。他們發現，如果條件恰到好處，r-程序的核合成可以在這些環境中進行。
"決定性的因素是圓盤的總質量。圓盤的質量越大，中子就越經常透過在中微子發射下捕獲電子從質子中形成，並可用於透過r-過程合成重元素。然而，如果圓盤的質量太高，反作用就會發揮更大的作用，這樣更多的中微子在離開圓盤之前被中子重新捕獲。然後這些中子又被轉化為質子，這就阻礙了r過程的進行。"
重元素最多的甜區(棒球術語)是盤的質量在太陽質量的1%到10%之間。這意味著盤質量在這個範圍內的中子星合併體可能是重元素工廠。研究人員說，由於不知道坍縮恆星出現吸積盤的情況有多普遍，所以關於坍縮恆星黑洞的結論仍未成立。
下一步將是確定如何利用中子星碰撞所發出的光來計算其吸積盤的質量。
"資料目前是不夠的。但是隨著下一代加速器的出現，比如反質子和離子研究設施(FAIR)，未來將有可能以前所未有的精度來測量它們，"GSI亥姆霍茲重離子研究中心的天體物理學家Andreas Bauswein說。
"理論模型、實驗和天文觀測的良好協調的相互作用，將使我們研究人員在未來幾年能夠測試中子星合併作為r-程序元素的起源。"
這項研究已經發表在《皇家天文學會月報》上。
