电子俘获超新星 揭开了中世纪的神秘面纱

　　由加州大学圣巴巴拉分校的天文学家领导的一个团队证实了一种难以捉摸的新型超新星的存在。

　　由加州大学圣巴巴拉分校 Las Cumbres 天文台的科学家领导的一个全球团队发现了第一个令人信服的证据，证明了一种新型恒星爆炸——电子捕获超新星。虽然它们已经被理论化了 40 年，但现实世界的例子一直难以捉摸。它们被认为是由大质量超渐近巨星分支 （SAGB） 恒星的爆炸产生的，对此也缺乏证据。发表在《自然天文学》杂志上的这一发现也揭示了公元 1054 年的超新星千年之谜，该超新星在白天在世界各地可见，最终成为蟹状星云。

　　从历史上看，超新星分为两种主要类型：热核坍塌和铁芯坍塌。热核超新星是白矮星在双星系统中获得物质后的爆炸。这些白矮星是一颗低质量恒星（大约是太阳质量的 8 倍）生命尽头后留下的致密灰烬核心。当一颗质量超过太阳 10 倍的大质量恒星耗尽核燃料，其铁核坍塌，形成黑洞或中子星时，就会发生铁核坍缩超新星。在这两种主要类型的超新星之间是电子俘获超新星。当这些恒星的核心由氧、氖和镁组成时，它们就会停止聚变；它们的质量不足以制造铁。

　　虽然引力总是试图压碎一颗恒星，但阻止大多数恒星坍缩的原因要么是持续的聚变，要么是在核聚变停止的核心中，你无法将原子压得更紧。在电子俘获超新星中，氧-氖-镁核心中的一些电子在称为电子俘获的过程中撞击到它们的原子核中。这种电子的去除导致恒星的核心在其自身重量的作用下弯曲并坍塌，从而产生电子俘获超新星。

　　如果这颗恒星稍微重一点，核心元素可能会融合产生更重的元素，延长它的寿命。所以这是一种相反的金发姑娘情况:恒星不够轻，无法逃脱其核心的坍塌，也不够重，无法延长其寿命，稍后通过不同的方式死亡。

　　这是东京大学的野本健一等人于 1980 年提出的理论。几十年来，理论家们已经对在电子捕获超新星及其 SAGB 恒星祖先中寻找什么进行了预测。恒星应该有很大的质量，在爆炸前会损失很多，而靠近垂死恒星的质量应该具有不寻常的化学成分。那么电子俘获超新星应该是微弱的，几乎没有放射性沉降物，并且核心中含有富含中子的元素。

　　这项新研究由加州大学圣巴巴拉分校和拉斯库布雷斯天文台 （LCO） 的研究生 Daichi Hiramatsu 领导。平松是全球超新星计划的核心成员，该计划是一个全球科学家团队，在全球各地和上方使用数十台望远镜。研究小组发现超新星 SN 2018zd 具有许多不寻常的特征，其中一些特征是首次在超新星中发现。

　　这有助于超新星在星系 NGC 2146 中相对较近——只有 3100 万光年远。这使团队能够检查哈勃太空望远镜在爆炸前拍摄的档案图像，并在它之前探测到可能的前身恒星爆炸了。这些观察结果与最近在银河系中发现的另一颗 SAGB 恒星一致，但与红超巨星模型不一致，红超巨星是正常铁核坍缩超新星的祖先。

　　作者浏览了所有已发表的超新星数据，发现虽然有些数据有一些预测电子捕获超新星的指标，但只有 SN 2018zd 拥有全部六个：明显的 SAGB 前身、强烈的前超新星质量损失、不寻常的恒星化学成分，爆炸微弱，放射性小，核心富含中子。

　　“我们先问这个怪人是什么？”平松说：“然后我们检查了SN 2018zd的每个方面，并意识到它们都可以在电子捕获场景中得到解释。”

　　这些新发现还揭示了过去最著名的超新星的一些奥秘。公元1054年，银河系发生了一颗超新星，据中国和日本的记载，它的亮度如此之高，白天可以看到23天，晚上可以看到近两年。由此产生的残余物蟹状星云已经得到了非常详细的研究。

　　蟹状星云以前是电子捕获超新星的最佳候选者，但它的地位并不确定，部分原因是爆炸发生在近一千年前。新结果增加了历史性的 SN 1054 是一颗电子捕获超新星的信心。这也解释了为什么这颗超新星与模型相比相对明亮：它的光度可能是由超新星喷射物与前身星抛下的物质碰撞而人为增强的，如 SN 2018zd 中所见。

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