環(huán)球今日訊！130億歲！新類型恒星，它可以為我們揭開(kāi)怎樣的秘密？

我們銀河系中的黃金可能和磁旋極超新星的爆發(fā)有關(guān)

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了恒星爆發(fā)的一種新類型，可以揭開(kāi)130億歲銀河系中元素的秘密

(資料圖片)

圖片來(lái)自：宇航局/共享資源

注：這篇文章最初發(fā)表于“對(duì)話”網(wǎng)站，文章內(nèi)容來(lái)自”空間”網(wǎng)站的“專家發(fā)言”部分的評(píng)論和見(jiàn)解。本文兩位作者：戴維?楊是澳大利亞國(guó)立大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)研究院的研究人員；加利?達(dá)?科斯塔是澳大利亞國(guó)立大學(xué)的天文學(xué)榮譽(yù)教授。

直到最近，科學(xué)家們一直都認(rèn)為只有中子星合并才能夠創(chuàng)造重元素（比鋅更重的元素），即一個(gè)雙星系統(tǒng)中兩個(gè)大質(zhì)量恒星殘余部分的耦合過(guò)程產(chǎn)生了重元素。

但是我們知道在宇宙大爆炸發(fā)生不久重元素就已經(jīng)產(chǎn)生了，那時(shí)宇宙還很年輕，甚至中子星合并過(guò)程尚未發(fā)生。因此我們需要尋找另一個(gè)理由來(lái)解釋銀河系中早期重元素的形成來(lái)源。

在銀河系銀暈（環(huán)繞銀河的一個(gè)球星區(qū)域）中發(fā)現(xiàn)的一顆古老恒星SMSS J2003-1142第一次為我們提供了另一條可能的重元素形成途徑，這些重元素包括鈾，甚至是金。

在我們銀河周?chē)?，存在著由熾熱氣體構(gòu)成的銀暈，它是由銀河系中不斷誕生和死亡的恒星所噴射出來(lái)的物質(zhì)形成的，在銀暈中的恒星僅占銀河系中全部恒星數(shù)量的1%。（圖片來(lái)自宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室）

我們最近在自然雜志發(fā)表了一個(gè)研究成果，我們指出SMSS J2003-1142恒星中的重元素很可能不是由中子星合并產(chǎn)生的，而是由于高速旋轉(zhuǎn)、具有強(qiáng)磁場(chǎng)且質(zhì)量為太陽(yáng)25倍的恒星在坍縮和爆炸中形成的。

我們把這一爆炸過(guò)程稱為磁旋極超新星爆發(fā)。

極超新星的爆發(fā)能量要比超新星高10倍以上

背景解釋：

科學(xué)家們已經(jīng)證實(shí)中子星合并過(guò)程是重元素的來(lái)源之一，這是一種雙星系統(tǒng)中兩顆中子星的激烈合并過(guò)程，我們稱其為“千新星”，重元素能夠在這一過(guò)程中形成。

雙星系統(tǒng)是一種圍繞共同質(zhì)量中心運(yùn)行的兩顆星體，而中子星合并是一種發(fā)生在雙星系統(tǒng)中兩顆中子星碰撞的過(guò)程，這一過(guò)程能夠產(chǎn)生重元素（圖片來(lái)自宇航局）

但是我們星系的化學(xué)演變模型中，中子星合并這一單一過(guò)程的并不足以產(chǎn)生我們?cè)诙鄠€(gè)古老恒星中看到的元素分布模式，包括SMSS J2003-1142這顆恒星。

SMSS J2003-1142恒星 - 一個(gè)早期宇宙的遺跡：

SMSS J2003-1142這顆恒星于2016年在澳大利亞被觀測(cè)到，然后2019年9月在智利的南方天文臺(tái)再次被觀測(cè)到。

根據(jù)這些觀測(cè)，我們研究了這顆恒星的化學(xué)構(gòu)成，分析揭示出其鐵元素的含量比太陽(yáng)低3000倍，也就是說(shuō)它在化學(xué)角度看還處于初態(tài)。

這顆恒星的元素分布使它看上去很像來(lái)自于宇宙大爆炸剛發(fā)生不久的一顆母星。

我們發(fā)現(xiàn)它很可能來(lái)自快速旋轉(zhuǎn)并坍縮的恒星：

SMSS J2003-1142的化學(xué)構(gòu)成可以揭示出它的母星特征。它異乎尋常之處在于高的離譜的氮?dú)?、鋅和重元素（銪和鈾等）含量。

銪和鈾

高的氮含量表明它的母星具有高速旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，高鋅含量表明之前爆發(fā)能量比一般超新星要高出10倍-因此它屬于極超新星一類。而高鈾含量表明它的形成需要大量中子存在。

我們?cè)谶@顆恒星觀測(cè)到的所有重元素含量都表明它來(lái)自于早期的一顆磁旋極超新星爆發(fā)過(guò)程。

我們的研究首次提出了磁旋極超新星是銀河系中重元素另一種來(lái)源的相關(guān)證據(jù)。

中子星合并過(guò)程為何不足以解釋觀測(cè)結(jié)果？

但是我們?cè)趺粗繱MSS J2003-1142恒星的那些重元素并不是僅由中子星合并所產(chǎn)生的呢？原因如下：

我們假設(shè)一顆單獨(dú)的母星形成了這顆恒星的所有元素。因?yàn)槿绻ㄟ^(guò)兩顆中子星合并形成這顆恒星現(xiàn)有的元素則需要非常漫長(zhǎng)的時(shí)間。但是在星系形成的早期要產(chǎn)生這些元素，時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

并且中子星合并只會(huì)形成重元素，因此需要額外的超新星爆發(fā)過(guò)程來(lái)解釋在SMSS J2003-1142恒星中觀測(cè)到的鈣等元素，否則要解釋當(dāng)前的觀測(cè)結(jié)果整個(gè)過(guò)程會(huì)變得很復(fù)雜而不太可能。

磁旋極超新星模型不但提供了更好的數(shù)據(jù)吻合性，它還可以使用單一的爆發(fā)事件來(lái)解釋這顆恒星的構(gòu)成成分。這種新理論結(jié)合中子星合并理論，應(yīng)該就可以解釋清楚銀河系中重元素的來(lái)源問(wèn)題了。

BY: David Yong , Gary Da Costa

FY: TelescopeX

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標(biāo)簽： 極超新星 雙星系統(tǒng) 合并過(guò)程