天文學家重現仙后座A超新星殘骸放射性同位素分佈

仙后座A中鈦和鎳的放射性同位素分佈位置
日本理化學研究所(riken institute)的一個國際聯合研究小組利用最新電腦模擬,成功再現了大約三百四十年前爆發的超新星殘骸仙后座A中鈦和鎳的放射性同位素分佈位置。由於這種分佈能直接反映中子星爆炸的情況,有助於解開超新星爆發之謎。

質量超出太陽八倍以上的大質量星誕生之後,經過數百萬年穩定進化,星體中心大部分由鐵形成核。核的質量超過太陽質量倍半後,就會由其自身重力作用發生塌縮,形成半徑約十公里的中子星。誕生初期的中子星密度大於原子核,溫度可達到攝氏五千億度,產生大量質量近乎為零的基本粒子中微子。

引發超新星爆發的物理過程是五十年來的未解之謎。關於爆發機理最有力的一種學說認為,熱中子星內部釋放的中微子的一部分被周圍氣體吸收,氣體被加熱。通過中微子加熱氣體出現激烈運動,就如燒開的水壺蓋子被噴飛一樣,激烈的氣體泡引發了超新星爆發。

此時釋放出的熱物質中,有合成的鈦與鎳的放射性同位素鈦44(質子數22、中子數22)和鎳56(質子數28、中子數28)等重元素,之後鈦44衰變為鈣(質子數20)的穩定同位素,鎳56衰變為鐵(質子數26)的穩定同位素。衰變熱導致超新星持續數年發出耀眼光芒。

中微子加熱煮沸的氣體,其衝擊波呈非球對稱型擴散。迄今為止,已觀測到多數超新星殘骸釋放出的大規模非對稱性衝擊波。

研究小組對鈦44和鎳56等重元素合成進行了計算。結果發現,中子星受到的衝擊越強,鈦44與鎳56的空間分佈的非對稱性越大。這是由於它們是在超新星的最深部位,即中子星近旁產生,因此空間分佈最直接反映爆炸的非對稱性。

【圖:天體物理學報;文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《天體物理學報》

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