中國天文學家測量出非輻射性激波中塵埃的摧毀比例

中國科學院國家天文台天體物理綜合團組研究人員朱輝博士、田文武研究員與哈佛-史密松天體物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）研究員斯萊恩（P. Slane）、雷蒙德（J. Raymond）合作，直接測量出非輻射性激波中塵埃的平均摧毀比例，證明激波中塵埃的摧毀效率被明顯低估了。

塵埃，顧名思義就是星際介質中的一類微小固體顆粒。雖然它只佔星際介質總量的百分之一，但在分子雲冷卻，複雜分子形成，維持彌散星際介質溫度等方面，都起到至關重要的作用。塵埃的形成場所包括（1）脫離主序後中小質量恆星的外向流和星風（進近巨星分支恆星+行星狀星雲），（2）超新星爆發後的拋射物和（3）塵埃在星際介質中的再生長。對於銀河系，塵埃主要來自於過程（1）和（3），其中過程（3）佔主導作用。對於紅移大於六的星系（塵埃質量大於10^8太陽質量），情況變得複雜起來。在那時，中小質量恆星還沒有脫離主序，過程（1）對塵埃增長的貢獻很小。新生成的塵埃只可能來自於過程（2）和（3）。估計激波中塵埃的摧毀比例，對研究高紅移星系塵埃增長過程異常重要，這是因為當激波摧毀的塵埃量大於超新星拋射物中塵埃的形成量時，超新星對塵埃增長的貢獻就是負的，高紅移塵埃應該由再生長過程（3）產生。

在以往對激波摧毀塵埃的研究中，常用的思路是考慮激波後塵埃本身的質量是如何變化的。因此，計算得到的塵埃摧毀比例受到塵埃尺寸分佈，物理結構和摧毀反應截面等參數的影響。不同作者得到的數值之間往往會有有很大的不同。在本工作中，我們將研究塵埃質量的變化，轉換為研究氣體中重元素質量的變化（氣體質量增加量等於塵埃摧毀量）。由此避免了上面提到的問題，可以通過譜線診斷，直接給出塵埃的摧毀比例。

將上述方法應用到大麥哲倫雲中的十六個超新星遺跡，我們發現矽豐富塵埃的摧毀比例為約61%，鐵豐富塵埃的摧毀比例為約40%。矽豐富塵埃的摧毀比例要高於理論值。同時矽和鐵豐富塵埃的摧毀比例不同也表明矽酸鹽塵埃是鎂豐富的，而不是鐵豐富的。

【圖、文：節錄自中國科學院國家天文台網頁；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》