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仙后座A放射性同位素分布“重现”

2017年07月20日 15:24  来源:科技日报  记者 陈超

  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)

 编辑:[穆好强]
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