仙后座A同位素分布“重現” 有助於解開超新星爆發之謎

日本理化學研究所的一個國際聯合研究小組利用最新計算機模擬，成功再現了大約340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空間分布。由於這種分布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8倍以上的大質量星誕生之后，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1.5倍后，就會由其自身重力作用發生塌縮，形成半徑約10公裡的“中子星”。誕生初期的中子星密度大於原子核，溫度可達到5000億攝氏度，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50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，使氣體被加熱。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，之后鈦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，其沖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”沖擊波。

研究小組對鈦44和鎳56等重元素合成進行了計算。結果發現，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，因此空間分布最直接反映爆炸的非對稱性。

研究小組今后將驗証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）