天文学家长期寻找的难以捉摸的新型超新星实际上存在

在一项最新的研究，天文学家发现首个令人信服的证据，宇宙中存在一种新型由的电子俘获超新星类型的恒星爆炸。 早在大约四十年前，东京大学野本宪一等人就提出过关于电子俘获超新星的理论，但一直以来，天文学家都没有找到它们真实存在于宇宙中的例子。

超新星主要分为两种类型：热核和铁核坍缩。 热核超新星是一颗白矮星在双星系统中获得了物质后发生的爆炸，这些白矮星是低质量恒星（约小于八倍太阳质量）在生命结束后遗留下来的致密残骸;铁核坍缩超新星是当大质量恒星（约大于十倍太阳质量）耗尽核燃料时，其铁核坍缩，形成黑洞或中子星时产生。

电子俘获超新星介于这两种主要超新星之间。 根据理论，它是由大质量的超渐近巨星支（super asymptotic giant branch，简称 SAGB）恒星爆炸产生。 这些恒星的质量在八至十倍太阳质量之间，这样的质量不足以产生铁，当它们的核心由氧、氖和镁构成时，就会停止聚变。 一旦耗尽燃料，引力就会挤压氧-氖-镁核心中的原子，迫使电子在一个称为电子俘获的过程中进入原子核，导致恒星的核心在自身重量的作用下发生弯曲和坍缩，从而形成电子俘获超新星。 但对于这些预测，天文学家一直缺乏证据证明。

现在，一组国际研究团队用两年的时间，收集了超新星SN 2018zd的详细数据，并确认这就是第三种超新星，为与电子俘获超新星相关的理论提供首个证据。

在过去的几十年里，理论家已经对电子俘获超新星以及它们的超渐近巨星支恒星前身天体做了很多预测。 比如他们认为这类恒星应该质量很大;它们在爆炸前会失去很多质量;在即将死亡时，它们应该有着不同寻常的化学成分。 此外，电子俘获超新星应该很弱，只有很少的放射性沉降物，并且其核心应该有含有大量中子的元素。

终于，在这次的新研究中，研究人员通过全球范围内的数十枝望远镜，在超新星SN 2018zd身上发现许多异常的特征，其中有些特征是首次出现在超新星上。

SN 2018zd于2018年3月由天文学家发现，它位于NGC 2146星系，距离我们大约三千一百万光年之远。 研究人员检查由哈勃太空望远镜拍摄到的爆炸前的图像，并探测到爆炸发生之前的前身恒星的样子。 这些观测结果与最近在银河系中发现的另一颗超渐近巨星支恒星一致，但与红超巨星，普通铁核坍缩超新星的前身天体，有所不同。他们查阅了所有已发表过的关于超新星的数据，发现虽然其中有些也拥有一部分与预测中的电子俘获超新星相符的特征，但只有SN 2018zd拥有所有相符的特征。 它拥有一个超渐近巨星支恒星作为前身天体，在爆炸发生之前有重大的质量损失，它还有不同寻常的化学成分，且爆炸微弱，以及很少的放射性和一个富含中子的核心。 很明显，所有的证据都显示，这是一颗电子俘获超新星。

【图：拉斯昆布斯天文台 Las Cumbres Observatory;文：节录自原理网页;新闻资讯由林景明提供】研究全文刊登在2021年6月28日出版的《自然-天文学》期刊

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