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400多年前，1604年10月，人类首次在地球上看到了一朵由恒星爆炸产生的、充满能量的宇宙云所发出的光芒，这就是大名鼎鼎的开普勒超新星。该论文讨论的若干恒星爆炸或许会产生一个类似开普勒的恒星残骸，但其中心存在一个由氧、氖和铁元素构成的白矮星。
根据质量的差异，不同的恒星有着不同的演化路径。像太阳这样的低质量恒星最终会变成白矮星。而大质量恒星最后会发生超级剧烈的超新星爆炸，遗留下中子星或黑洞。尽管低质量恒星和大质量恒星的命运是已被人类破解的物理过程，但质量是太阳7到11倍的中等质量恒星仍然是一个未解之谜。这是令人惊讶的情况，因为中等质量恒星在我们的银河系中非常普遍。
由德国国家科学研究所（GSI）的亥姆霍兹重离子研究中心和达姆施塔特工业大学（简称TU Darmstadt）的科学家组成的研究小组，在实验中成功地识别和确定了比太阳中心密度高1000万倍、温度高25倍的物质中核反应过程的特征。测量结果显示，中等质量的恒星很可能最终会爆炸，而不是像之前假设的那样发生坍缩。相关研究结果发表在《物理评论快报》杂志上。
他们强调，对于理解驱动宇宙演化的相关效应与过程，未来诸如反质子和离子研究设施（FAIR)等加速器将为我们提供令人欣喜着迷的机会。
GSI研究部和TU Darmstadt的Gabriel Martínez-Pinedo教授介绍道：“中等质量恒星的最终命运取决于一个微小的细节，即恒星核心的同位素氖-20捕捉电子的快慢。基于这个电子捕获速率，恒星要么在会热核爆炸中被破坏，要么会发生坍缩而形成中子星。
GSI和FAIR计划的研究主任教授Karlheinz Langanke补充道：“我们意识到，在氖-20和氟-20两者的基态之间存在一个被强力抑制的过渡阶段——因而这在以前也一直是被忽略和未在实验中探索过的——这个过程中含有对于确定中等质量恒星的电子俘获速率至关重要的信息。”
根据这些最新发现，中等质量恒星最有可能面对的最终命运似乎是一场热核爆炸，并产生一颗亚光型的Ia型超新星和一种特殊类型的白矮星——所谓的“氧-氖-铁”白矮星。在未来，是否会探测并发现这类白矮星将为我们认识和了解这种爆炸机制提供重要的信息。另外，还有一个需要解答的悬而未决的问题是弄清对流效应——恒星内部物质的大规模运动——在爆炸中所扮演的角色。
科界原创
编译：朱明逸
审稿：西莫
责编：唐林芳
期刊来源： 《物理评论快报》
期刊编号： 0031-9007
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/ha-eoc011020.php
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