新發(fā)現(xiàn)為了解大質(zhì)量恒星生命周期及其瀕死階段提供新視角。

2021年9月6日，西北大學(xué)研究員史蒂夫·舒爾策在搜尋新超新星時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了一場(chǎng)奇特的爆炸，留下了一個(gè)極度暴露的恒星殘骸。這顆瀕死恒星經(jīng)歷了劇烈消亡過程，外層物質(zhì)被剝離至僅剩恒星骨架，暴露出內(nèi)部結(jié)構(gòu)。"我們立即意識(shí)到這完全不同于以往任何超新星，"舒爾策接受媒體采訪時(shí)表示。

大質(zhì)量恒星瀕臨死亡時(shí)會(huì)形成由不同元素構(gòu)成的殼層結(jié)構(gòu)。但由于恒星爆發(fā)性死亡時(shí)會(huì)將各層物質(zhì)混合，這些殼層通常難以觀測(cè)。通過最新發(fā)現(xiàn)的超新星2021yfj，天文學(xué)家首次清晰觀測(cè)到恒星的完整分層結(jié)構(gòu) —— 這一發(fā)現(xiàn)完全超出預(yù)期。發(fā)表于《自然》期刊的新論文詳細(xì)記錄了該發(fā)現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)有恒星生命周期模型及其爆發(fā)性死亡過程的理論提出了挑戰(zhàn)。

恒星誕生初期是由氫元素構(gòu)成的發(fā)光球體。在恒星核心的壓力與溫度作用下，氫聚變?yōu)楹?，繼而轉(zhuǎn)化為碳等元素，最終在核心形成鐵元素。"這使恒星形成分層結(jié)構(gòu)，"舒爾策解釋道。富含氧、硅和硫的元素層被埋藏在其他物質(zhì)之下，并在恒星爆發(fā)前數(shù)月才形成，此前始終無法直接觀測(cè)。

加州圣地亞哥的茲威基暫現(xiàn)源設(shè)施每?jī)芍寥鞂?duì)夜空進(jìn)行一次巡天觀測(cè)，最早捕捉到2021yfj超新星。研究人員通過分析其光譜特征，發(fā)現(xiàn)硅、硫和氬元素產(chǎn)生的特異信號(hào)，甚至檢測(cè)到氦元素蹤跡。"所有氦元素本應(yīng)在早期聚變階段消耗殆盡，"舒爾策表示，"因此檢測(cè)到氦元素令人十分困惑。"

觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，這顆恒星被剝離至富含氧和硅的深層結(jié)構(gòu)，表明其經(jīng)歷了極罕見的物質(zhì)剝離過程 —— 可能由強(qiáng)烈恒星風(fēng)、噴發(fā)活動(dòng)或雙星相互作用引發(fā)。

"這是我們首次觀測(cè)到大質(zhì)量恒星的內(nèi)殼層，對(duì)檢驗(yàn)和完善恒星演化模型具有重要意義，"舒爾策強(qiáng)調(diào)，"對(duì)剝離型恒星及超新星的觀測(cè)是改進(jìn)和驗(yàn)證恒星演化模型的關(guān)鍵。"

"2021yfj超新星揭示出，人類對(duì)大質(zhì)量恒星演化及終結(jié)過程的理解仍存在空白，"他補(bǔ)充道。

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