超新星揭示了恒星内部的真实面貌

一颗在生命结束时爆炸的恒星震撼了宇宙，这是人类从未见过的其他恒星。

2021 年，天文学家惊讶地看到一颗名为 SN2021yfj 的 22 亿光年外的超新星绽放，富含硅、硫和氩气——这是在爆炸恒星中从未见过的。

由美国西北大学的天体物理学家史蒂夫·舒尔茨领导的一个团队表示，这种材料构成了构成大质量恒星内部的不同元素的理论同心壳的第一个直接证据，验证了恒星的生命周期，并扩展了我们对大质量恒星如何结束其生命的了解。

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“这个事件看起来确实是任何人以前从未见过的，”天体物理学家亚当·米勒说西北大学。

“这几乎太奇怪了，以至于我们认为也许我们没有观察到正确的物体。这颗恒星告诉我们，我们对恒星如何演化的想法和理论太狭隘了。并不是说我们的教科书不正确，但它们显然没有完全捕捉到自然界产生的一切。一颗大质量恒星结束生命的途径一定有更多我们没有考虑过的奇特途径。

恒星的生命是由其核心的聚变提供动力的——其中的压力和温度如此之大，以至于原子被捣碎在一起融合成更重的元素。在大质量恒星中，氢与氦融合，氦与碳融合，依此类推，一直到硫和硅融合成铁。

铁是这条线的尽头，因为铁的聚变需要的能量多于它产生的能量——恒星的丧钟。但在恒星的生命周期中，产生的不同元素理论上会形成层，就像洋葱一样，最重的在中心，最轻的——氢和氦——在外面。

当恒星爆炸时，天文学家大多在喷射物中发现这些较轻元素的特征，而没有多少更重的元素，只有碳和氧一样远。SN2021yfj 中较重元素的主导表明，在最后的爆炸性事件之前，一段时期比平时更加动荡。

“这是我们第一次看到一颗基本上被剥光到骨头的恒星，”舒尔茨说.“它向我们展示了恒星的结构，并证明恒星在爆炸之前会损失大量物质。它们不仅会失去最外层，而且可以完全剥离，仍然会产生辉煌的爆炸，我们可以从非常非常远的距离观察到。

导致一颗大质量恒星死亡的时期的特点是不稳定。这颗恒星将在超新星之前的一系列喷发中失去大量外部物质。硅、硫和氩气只能在其寿命即将结束时在恒星核心附近找到，这表明，不知何故，SN2021yfj 中心的恒星比正常爆炸的恒星损失了更多的质量。

这究竟是如何发生的尚不清楚，但研究人员提出了一种场景，即恒星的死亡阵痛逐渐将其炸成碎片。当核心耗尽燃料时，它会在重力作用下不断向内挤压，因为聚变提供的向外压力减弱。

这种向内压力和热量的增加然后在爆炸事件中重新点燃聚变，从而吹掉一些外部材料。这个过程的反复事件会看到恒星的大部分质量像一件废弃的外套一样被剥掉，一个物质外壳从恒星中膨胀。

研究人员说，在最后的爆炸过程中，速度更快的超新星喷射物会追上并撞击这个外壳，从而产生从宇宙数十亿光年看到的明亮光芒。但我们需要更多的数据才能证实这一理论。

“虽然我们有一个关于大自然如何造成这种特殊爆炸的理论，”米勒说.“我不会用我的生命打赌它是正确的，因为我们仍然只有一个发现的例子。这颗恒星确实强调了发现更多这些罕见超新星的必要性，以更好地了解它们的性质以及它们是如何形成的。

该研究已发表在自然界.

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