仙后座A放射性同位素分布“重現(xiàn)”

日本理化學研究所的一個國際聯(lián)合研究小組利用最新計算機模擬，成功再現(xiàn)了大約340年前爆發(fā)的超新星殘骸仙后座A中鈦和鎳的放射性同位素空間分布。由于這種分布能直接反映中子星爆炸的情況，有助于解開“超新星爆發(fā)”之謎。

質量超出太陽8倍以上的大質量星誕生之后，經(jīng)過數(shù)百萬年穩(wěn)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1.5倍后，就會由其自身重力作用發(fā)生塌縮，形成半徑約10公里的“中子星”。誕生初期的中子星密度大于原子核，溫度可達到5000億攝氏度，產(chǎn)生大量質量近乎為零的基本粒子中微子。

引發(fā)超新星爆發(fā)的物理過程是50年來的未解之謎。關于爆發(fā)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，使氣體被加熱。通過“中微子加熱”氣體出現(xiàn)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(fā)了超新星爆發(fā)。

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(shù)22、中子數(shù)22）和鎳56（質子數(shù)28、中子數(shù)28）等重元素，之后鈦44衰變?yōu)殁}（質子數(shù)20）的穩(wěn)定同位素，鎳56衰變?yōu)殍F（質子數(shù)26）的穩(wěn)定同位素。衰變熱導致超新星持續(xù)數(shù)年發(fā)出耀眼光芒。

中微子加熱“煮沸”的氣體，其沖擊波呈非球對稱型擴散。迄今為止，已觀測到多數(shù)超新星殘骸釋放出的大規(guī)模“非對稱性”沖擊波。

研究小組對鈦44和鎳56等重元素合成進行了計算。結果發(fā)現(xiàn)，中子星受到的沖擊越強，鈦44與鎳56的空間分布的非對稱性越大。這是由于它們是在超新星的最深部位，即中子星近旁產(chǎn)生，因此空間分布最直接反映爆炸的非對稱性。

研究小組今后將驗證更多年輕超新星殘骸的中微子加熱爆炸模型，以期能揭示超新星爆發(fā)的機理。這一成果刊登在近日出版的美國《天體物理學雜志》上。 （記者陳超）

(責編：孫競、熊旭)