仙后座A同位素分布“重现” 有助于解开超新星爆发之谜

日本理化学研究所的一个国际联合研究小组利用最新计算机模拟，成功再现了大约340年前爆发的超新星残骸仙后座A中钛和镍的放射性同位素空间分布。由于这种分布能直接反映中子星爆炸的情况，有助于解开“超新星爆发”之谜。

质量超出太阳8倍以上的大质量星诞生之后，经过数百万年稳定进化，星体中心大部分由铁形成核。核的质量超过太阳质量1.5倍后，就会由其自身重力作用发生塌缩，形成半径约10公里的“中子星”。诞生初期的中子星密度大于原子核，温度可达到5000亿摄氏度，产生大量质量近乎为零的基本粒子中微子。

引发超新星爆发的物理过程是50年来的未解之谜。关于爆发机理最有力的一种学说认为，热中子星内部释放的中微子的一部分被周围气体吸收，使气体被加热。通过“中微子加热”气体出现激烈运动，就如烧开的水壶盖子被喷飞一样，激烈的气体“泡”引发了超新星爆发。

此时释放出的热物质中，有合成的钛与镍的放射性同位素钛44（质子数22、中子数22）和镍56（质子数28、中子数28）等重元素，之后钛44衰变为钙（质子数20）的稳定同位素，镍56衰变为铁（质子数26）的稳定同位素。衰变热导致超新星持续数年发出耀眼光芒。

中微子加热“煮沸”的气体，其冲击波呈非球对称型扩散。迄今为止，已观测到多数超新星残骸释放出的大规模“非对称性”冲击波。

研究小组对钛44和镍56等重元素合成进行了计算。结果发现，中子星受到的冲击越强，钛44与镍56的空间分布的非对称性越大。这是由于它们是在超新星的最深部位，即中子星近旁产生，因此空间分布最直接反映爆炸的非对称性。

研究小组今后将验证更多年轻超新星残骸的中微子加热爆炸模型，以期能揭示超新星爆发的机理。这一成果刊登在近日出版的美国《天体物理学杂志》上。（记者 陈超）