新型超新星驱散中世纪疑云

超新星2018zd（右侧大白点）与宿主星爆星系ngc2146。

超渐近巨支星（SAGB）的艺术处理图。SAGBS的内核元素主要包括氧、氖和镁等。

phys.org网站当地时间6月28日报道，美国加州大学圣芭芭拉分校领导的团队首次证实了一种新型的恒星爆炸——电子捕获超新星。科学家们认为，电子捕获超新星是由大质量超渐近巨支恒星（SAGB）爆炸产生的，但此前一直没有找到实证。他们在《自然·天文学》杂志中发文，为困扰人类上千年的超新星爆炸之谜提供了新解释。

超新星主要分为两类：热核塌缩超新星和铁核塌缩超新星。前者是白矮星在双星系统中获得物质后发生的爆炸。这类白矮星是低质量恒星（约太阳质量的八倍）寿命终结后遗留下的稠密火山灰核。当一颗质量超过太阳十倍的大质量恒星耗尽核燃料后，其铁核塌缩产生黑洞或中子星时，就会形成铁核塌缩超新星。电子捕获型超新星介于两类主要超新星之间：当内核由氧、氖和镁等元素构成时，恒星会停止聚变；并且它们的质量不足以产生铁。

抑制大多数恒星塌缩的因素要么是正在进行的核聚变，要么是核聚变已经终止的内核。在电子捕获超新星中，氧-氖-镁核中的部分电子被撞到原子核中（电子捕获过程）。这种电子移除现象导致恒星内核在自身质量作用下坍塌，最终形成电子捕获超新星。如果这颗恒星的质量略大一些，其核心元素就会融合产生更重的元素，从而延长恒星寿命。因此，这是一种与“金发女孩”相反的状况：恒星既不够轻，无法逃脱内核塌缩；也不够重，无法通过不同方式延长寿命，并在之后凋亡。

在过去的几十年内，理论学家们已经确定了电子捕获超新星和SAGB恒星的探索方向。其中，电子捕获超新星应符合以下指标：恒星包含大量物质，并且在爆炸前失去了大部分质量；濒死恒星附近的物质包含不寻常的化学成分；光线很弱；放射性沉降物较少；内核有富含中子的元素。

在新研究中，研究人员Daichi Hiramatsu等首次在超新星SN 2018zd中观察到了许多不寻常特征。SN 2018zd位于ngc2146星系中，距离地球仅3100万光年。新发现为历史上的超新星之谜提供了解决线索。公元1054年，银河系中诞生了一颗超新星（SN 1054），它明亮异常，以至于人们在23个白天、近730个夜晚都能看见它。此前，科学家已经对由它形成的蟹状星云展开过详细研究，但它的状态并不确定。新发现给研究人员增加了信心，使他们确信，这颗古老的超新星属于电子捕获超新星。SN 1054的亮度可能被“人为”增强过，因为超新星喷出物与原始恒星释放的物质发生了碰撞，而这与SN 2018zd的观测结果非常相似。 

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编译：德克斯特   审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《自然·天文学》

期刊编号：2397-3366

原文链接：https://phys.org/news/2021-06-supernova.html

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