科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的新型恒星爆炸有助于揭開一個千年謎團(tuán)

　　據(jù)外媒報道，特拉維夫大學(xué)雷蒙德和貝弗利-薩克雷精確科學(xué)學(xué)院的研究員Iair Arcavi博士參與了一項研究，發(fā)現(xiàn)了一種新型的恒星爆炸--電子捕獲超新星。雖然科學(xué)家在40年前已經(jīng)提出這種理論，但現(xiàn)實世界的例子卻一直難以捉摸。這種超新星產(chǎn)生于質(zhì)量為太陽8-9倍的恒星的爆炸。這一發(fā)現(xiàn)也為公元1054年的超新星的千年之謎提供了新的線索，該超新星在最終成為蟹狀星云之前被古代天文學(xué)家看到。

　　超新星是一顆恒星在兩種相反的力量之間突然失衡后的爆炸，這兩種力量在恒星的一生中塑造了它。重力試圖收縮每一顆恒星。例如，我們的太陽通過其核心的核聚變來平衡這種力量，核聚變產(chǎn)生的壓力與引力相反。只要有足夠的核聚變，引力就無法使恒星坍塌。然而，最終，核聚變將停止，就像汽車中的燃油耗盡一樣，恒星將崩潰。對于像太陽這樣的恒星，塌陷的核心被稱為白矮星。白矮星中的這種物質(zhì)非常密集，電子之間的量子力阻止了進(jìn)一步坍縮。

　　然而，對于比我們太陽質(zhì)量大10倍的恒星來說，電子量子力不足以阻止引力，核心繼續(xù)坍縮，直到變成中子星或黑洞，并伴隨著巨大的爆炸。在中等質(zhì)量的范圍內(nèi)，電子被擠壓（或者更準(zhǔn)確地說，被捕獲）到原子核上。這就消除了電子量子力，并導(dǎo)致恒星坍縮，然后爆炸。

　　從歷史上看，有兩種主要的超新星類型。一種是熱核超新星--白矮星在雙星系統(tǒng)中獲得物質(zhì)后的爆炸。這些白矮星是低質(zhì)量恒星（質(zhì)量不超過太陽8倍的恒星）到達(dá)生命終點后留下的密集灰核。另一種主要的超新星類型是核心塌縮超新星，即一顆大質(zhì)量的恒星--超過太陽質(zhì)量的大約10倍--耗盡了核燃料并使其核心塌縮，形成一個黑洞或中子星。理論工作表明，電子捕獲超新星將發(fā)生在這兩類超新星的邊界上。

　　這是東京大學(xué)的Ken'ichi Nomoto等人在1980年代提出的理論。幾十年來，理論家們已經(jīng)制定了在電子捕獲超新星中要尋找的東西的預(yù)測。恒星在爆炸前應(yīng)該失去大量特定成分的質(zhì)量，而超新星本身應(yīng)該相對較弱，幾乎沒有放射性物質(zhì)，并產(chǎn)生富含中子的元素。

　　發(fā)表在《自然-天文學(xué)》上的這項新研究，主要關(guān)注日本業(yè)余天文學(xué)家Koihchi Itagaki在2018年發(fā)現(xiàn)的超新星SN2018zd。特拉維夫大學(xué)天體物理學(xué)系的Iair Arcavi博士也參與了這項研究。這顆超新星位于星系NGC 2146中，具有電子捕獲超新星所預(yù)期的所有特性，這些特性在其他超新星中都沒有看到。此外，由于這顆超新星相對較近--只有3100萬光年的距離--研究人員能夠在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的爆炸前檔案圖像中識別這顆恒星。事實上，這顆恒星本身也符合應(yīng)該作為電子捕獲超新星爆炸的恒星類型的預(yù)測，而且與那些被視為作為其他類型超新星爆炸的恒星不同。

　　雖然過去發(fā)現(xiàn)的一些超新星有一些預(yù)測為電子捕獲超新星的指標(biāo)，但只有SN2018zd擁有全部六個指標(biāo)--一顆符合預(yù)期質(zhì)量范圍的原生星、強(qiáng)烈的超新星前質(zhì)量損失、不尋常的化學(xué)成分、微弱的爆炸、少量放射性和富含中子的物質(zhì)。"領(lǐng)導(dǎo)這項研究的加州圣塔芭芭拉分校和拉斯坎布雷斯天文臺的Daichi Hiramatsu說：“我們首先問‘這個怪人是什么’？然后我們研究了SN 2018zd的每一個方面，并意識到所有這些都可以在電子捕獲的情況下得到解釋?！?/p>

　　這些新發(fā)現(xiàn)也有助于解開過去最著名的超新星之一的一些謎團(tuán)。公元1054年，在我們的銀河系發(fā)生了一次超新星事件，根據(jù)中國和日本的記錄，它是如此的明亮，以至于在白天可以看到它。由此產(chǎn)生的殘余物，蟹狀星云，已經(jīng)被研究得非常詳細(xì)，并被發(fā)現(xiàn)有一個不尋常的成分。它以前是電子捕獲超新星的最佳候選者，但這是不確定的，部分原因是爆炸發(fā)生在近一千年前。新的結(jié)果增加了歷史性的1054年超新星是一個電子俘獲超新星的信心。

　　Arcavi博士說：“令人驚訝的是，我們可以用現(xiàn)代儀器來揭示宇宙中的歷史事件。今天，隨著機(jī)器人望遠(yuǎn)鏡以前所未有的效率掃描天空，我們可以發(fā)現(xiàn)越來越多的罕見事件，這些事件對于理解自然規(guī)律至關(guān)重要，而不必在一個事件和下一個事件之間等待1000年?！?/p>