美国国家航空航天局的钱德拉揭示了恒星爆炸前的内部冲突

这张图展示了美国国家航空航天局钱德拉X射线天文台对仙后座A（Cas A）超新星遗迹的数据，这些数据表明，这颗恒星的内部在爆炸前几小时剧烈地重新排列。这张图的主面板是钱德拉数据，显示了爆炸残骸中不同元素的位置：硅（以红色表示）、硫（黄色）、钙（绿色）和铁（紫色）。蓝色显示了钱德拉在Cas A中探测到的最高能量X射线发射和膨胀的爆炸波。插图显示了硅和氖相对丰度范围较大的区域。这些数据，加上计算机建模，揭示了像Cas A这样的大质量恒星如何结束生命的新见解。来源：uux.cn/X射线：美国国家航空航天局/CXC/明治大学/T.佐藤等人。；图像处理：NASA/CXC/SAO/N.Wolk

（神秘的地球uux.cn）据美国国家航空航天局（李莫洪）：根据美国国家航空航天局钱德拉X射线天文台的一项新研究，一颗恒星在发生壮观爆炸之前，其内部会自行开启。今天，这颗被称为仙后座A超新星遗迹的破碎恒星是天空中最著名、研究最深入的天体之一。

然而，三百多年前，它是一颗濒临自我毁灭的巨星。钱德拉的新研究表明，就在爆炸前几个小时，这颗恒星的内部剧烈地重新排列。恒星腹部在最后一刻的洗牌对理解大质量恒星如何爆炸以及它们的残骸在爆炸后的行为有着深远的影响。

仙后座A（简称Cas A）是该望远镜在1999年发射后观测的首批天体之一，天文学家多次返回观测。

日本明治大学的Toshiki Sato领导了这项研究，他说：“每次我们仔细研究钱德拉的Cas A数据，似乎都会学到一些新的、令人兴奋的东西。”。“现在我们已经获得了宝贵的X射线数据，并将其与强大的计算机模型相结合，发现了一些非同寻常的东西。”

随着大质量恒星的年龄增长，越来越重的元素通过核反应在其内部形成，形成洋葱状的不同元素层。它们的外层主要由氢组成，其次是氦、碳和逐渐变重的元素层，一直延伸到恒星的中心。 

一旦恒星核心开始形成铁，游戏规则就会改变。一旦铁芯的质量超过一定值（约为太阳质量的1.4倍），它就无法再支撑自己的重量并坍塌。恒星的外部落在坍缩的核心上，并作为核心坍缩超新星反弹。

钱德拉数据的新研究揭示了恒星在生命最后时刻发生的深层变化。100多万年后，Cas a在爆炸前的最后几个小时发生了重大变化。

日本京都大学的合著者Kai Matsunaga说：“我们的研究表明，就在Cas A中的恒星坍塌之前，含有大量硅的内层的一部分向外移动，并闯入含有大量氖的邻近层。”。“这是一个暴力事件，这两层之间的障碍消失了。”

这种剧变不仅导致富含硅的材料向外迁移；它还迫使富含氖的物质向内流动。研究小组在Cas A超新星遗迹的残骸中发现了这些向外硅流和向内氖流的清晰痕迹。富含硅但缺乏氖的小区域位于富含氖但缺乏硅的区域附近。 

这些区域的存在不仅为恒星的剧变提供了关键证据，还表明硅和氖与其他元素的完全混合并没有在爆炸前后立即发生。这种混合的缺乏是由接近生命末期的大质量恒星的详细计算机模型预测的。

这颗注定要毁灭的恒星内部的这种内部动荡有几个重要的影响。首先，它可以直接解释Cas A残骸在三维空间中的不对称而非对称形状。其次，不平衡的爆炸和碎片场可能对恒星的剩余核心（现在是一颗中子星）产生了强烈的冲击，这解释了这个物体的高观测速度。

最后，恒星内部变化产生的强烈湍流可能促进了超新星爆炸波的发展，促进了恒星的爆炸。

合著者说：“也许恒星结构变化的最重要影响是，它可能有助于引发爆炸本身。” Hiroyuki Uchida，同样来自京都大学。“恒星的这种最终内部活动可能会改变它的命运——无论它是否会像超新星一样发光。”

这些结果已发表在最新一期的《天体物理学杂志》上，并可在网上查阅。