超新星揭示了恒星內(nèi)部的真實(shí)面貌

一顆在生命結(jié)束時(shí)爆炸的恒星震撼了宇宙，這是人類從未見過的其他恒星。

2021 年，天文學(xué)家驚訝地看到一顆名為 SN2021yfj 的 22 億光年外的超新星綻放，富含硅、硫和氬氣——這是在爆炸恒星中從未見過的。

由美國西北大學(xué)的天體物理學(xué)家史蒂夫·舒爾茨領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)表示，這種材料構(gòu)成了構(gòu)成大質(zhì)量恒星內(nèi)部的不同元素的理論同心殼的第一個(gè)直接證據(jù)，驗(yàn)證了恒星的生命周期，并擴(kuò)展了我們對(duì)大質(zhì)量恒星如何結(jié)束其生命的了解。

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“這個(gè)事件看起來確實(shí)是任何人以前從未見過的，”天體物理學(xué)家亞當(dāng)·米勒說西北大學(xué)。

“這幾乎太奇怪了，以至于我們認(rèn)為也許我們沒有觀察到正確的物體。這顆恒星告訴我們，我們對(duì)恒星如何演化的想法和理論太狹隘了。并不是說我們的教科書不正確，但它們顯然沒有完全捕捉到自然界產(chǎn)生的一切。一顆大質(zhì)量恒星結(jié)束生命的途徑一定有更多我們沒有考慮過的奇特途徑。

恒星的生命是由其核心的聚變提供動(dòng)力的——其中的壓力和溫度如此之大，以至于原子被搗碎在一起融合成更重的元素。在大質(zhì)量恒星中，氫與氦融合，氦與碳融合，依此類推，一直到硫和硅融合成鐵。

鐵是這條線的盡頭，因?yàn)殍F的聚變需要的能量多于它產(chǎn)生的能量——恒星的喪鐘。但在恒星的生命周期中，產(chǎn)生的不同元素理論上會(huì)形成層，就像洋蔥一樣，最重的在中心，最輕的——?dú)浜秃ぁ谕饷妗?/p>

當(dāng)恒星爆炸時(shí)，天文學(xué)家大多在噴射物中發(fā)現(xiàn)這些較輕元素的特征，而沒有多少更重的元素，只有碳和氧一樣遠(yuǎn)。SN2021yfj 中較重元素的主導(dǎo)表明，在最后的爆炸性事件之前，一段時(shí)期比平時(shí)更加動(dòng)蕩。

“這是我們第一次看到一顆基本上被剝光到骨頭的恒星，”舒爾茨說.“它向我們展示了恒星的結(jié)構(gòu)，并證明恒星在爆炸之前會(huì)損失大量物質(zhì)。它們不僅會(huì)失去最外層，而且可以完全剝離，仍然會(huì)產(chǎn)生輝煌的爆炸，我們可以從非常非常遠(yuǎn)的距離觀察到。

導(dǎo)致一顆大質(zhì)量恒星死亡的時(shí)期的特點(diǎn)是不穩(wěn)定。這顆恒星將在超新星之前的一系列噴發(fā)中失去大量外部物質(zhì)。硅、硫和氬氣只能在其壽命即將結(jié)束時(shí)在恒星核心附近找到，這表明，不知何故，SN2021yfj 中心的恒星比正常爆炸的恒星損失了更多的質(zhì)量。

這究竟是如何發(fā)生的尚不清楚，但研究人員提出了一種場(chǎng)景，即恒星的死亡陣痛逐漸將其炸成碎片。當(dāng)核心耗盡燃料時(shí)，它會(huì)在重力作用下不斷向內(nèi)擠壓，因?yàn)榫圩兲峁┑南蛲鈮毫p弱。

這種向內(nèi)壓力和熱量的增加然后在爆炸事件中重新點(diǎn)燃聚變，從而吹掉一些外部材料。這個(gè)過程的反復(fù)事件會(huì)看到恒星的大部分質(zhì)量像一件廢棄的外套一樣被剝掉，一個(gè)物質(zhì)外殼從恒星中膨脹。

研究人員說，在最后的爆炸過程中，速度更快的超新星噴射物會(huì)追上并撞擊這個(gè)外殼，從而產(chǎn)生從宇宙數(shù)十億光年看到的明亮光芒。但我們需要更多的數(shù)據(jù)才能證實(shí)這一理論。

“雖然我們有一個(gè)關(guān)于大自然如何造成這種特殊爆炸的理論，”米勒說.“我不會(huì)用我的生命打賭它是正確的，因?yàn)槲覀內(nèi)匀恢挥幸粋€(gè)發(fā)現(xiàn)的例子。這顆恒星確實(shí)強(qiáng)調(diào)了發(fā)現(xiàn)更多這些罕見超新星的必要性，以更好地了解它們的性質(zhì)以及它們是如何形成的。

該研究已發(fā)表在自然界.

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