騰訊科技訊（Everett/編譯）據(jù)國外媒體報(bào)道，一組科學(xué)家通過使用錢德拉X射線天文望遠(yuǎn)鏡對仙后座A（Cassiopeia A）進(jìn)行了長期的觀測后，繪制出超新星爆發(fā)遺跡中存留的元素分布圖，以前所未有的詳細(xì)程度揭示了大質(zhì)量恒星在死亡之后內(nèi)部物質(zhì)隨著殉爆而飄散于宇宙空間中的情景，顯示了在原超新星爆發(fā)三百年后的殘骸擴(kuò)散層分布，揭示神秘力量推動內(nèi)側(cè)元素以更快的速度向外擴(kuò)散。
超新星爆炸前內(nèi)部元素的分布模式（不同的元素分別用不同的顏色區(qū)分）
超新星遺跡中的元素分布，可以看到原來居于核心范圍的鐵元素明顯出現(xiàn)了外翻（與上圖相同的顏色代表相同的元素）
圖像中左邊示意圖顯示了仙后座A超新星未發(fā)生爆炸前的內(nèi)部構(gòu)造分層，其中不同顏色所代表的是天體內(nèi)部不同元素濃度簡化示意圖，位于核心位置的為鐵元素，標(biāo)記為藍(lán)色，向外遞增的為硫元素與硅元素集中層，標(biāo)記為綠色，然后是鎂元素、氖元素和氧元素，它們被標(biāo)記為紅色。在圖像的右側(cè)則是隸屬于美國國家航空航天局的錢德拉X射線空間望遠(yuǎn)鏡繪制的仙后座A超新星遺跡中的元素分布圖，可以明顯看出在使用相同配色方案的條件下，鐵、硫以及鎂元素在超新星遺跡中的分散狀況。
這些數(shù)據(jù)結(jié)果顯示硫元素與硅元素在分布上相似，鎂元素和氖元素的分布也有同樣的吻合特征。根據(jù)相關(guān)的超新星爆發(fā)模擬推算，氧元素是殘骸遺跡云中豐度最高的元素，而探測氧元素卻是一件較為困難的事兒，這是因?yàn)檠蹼x子在超新星遺跡中的極為容易被沿著視線方向的氣體所吸收。
然而，在錢德拉X射線天文臺所繪制的超新星遺跡元素分布圖中較為清楚地顯示出擴(kuò)散云中含有大量的鐵元素，根據(jù)原超新星爆發(fā)物質(zhì)擴(kuò)散理論模型分析，鐵元素原本是居于最內(nèi)側(cè)，現(xiàn)在卻處在爆發(fā)后殘骸擴(kuò)散云的最外邊緣。更加出人意料的是，沒有任何X射線或者紅外觀測數(shù)據(jù)顯示在殘骸擴(kuò)散云中央存在鐵元素，這就意味著，恒星最內(nèi)側(cè)的鐵元素分布層在經(jīng)歷超新星爆發(fā)后卻鬼使神差般被某種神秘的力量“推至”殘骸擴(kuò)散云在最外層，說明其最內(nèi)側(cè)在超新星爆發(fā)時存在一個更大的外推力量，將原先處于核心的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到最外側(cè)。
此外，大部分的硅元素和硫元素，以及鎂元素被觀測到仍然存在于殘骸擴(kuò)散云中較為靠近外側(cè)的區(qū)域。對X射線的觀測由錢德拉X射線空間天文臺擔(dān)任，而紅外波段的觀測數(shù)據(jù)由斯皮策紅外空間望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行，前者對仙后座A的觀測時間達(dá)到了11天。從超新星爆發(fā)擴(kuò)散殘骸的元素分布情況可以看出，在恒星死亡后的殉爆過程存在不穩(wěn)定的機(jī)制，在某種“神秘”方式作用下物質(zhì)由內(nèi)往外向宇宙空間飛散。
對于天文學(xué)家而言，本項(xiàng)觀測計(jì)劃是一個最新的工作方向，是建立在早前錢德拉X射線空間望遠(yuǎn)鏡觀測的基礎(chǔ)之上，代表了對仙后座A（Cassiopeia A）中X射線輻射碎片最為詳細(xì)的研究成果，同理，我們可以從這項(xiàng)研究中推測其他大質(zhì)量恒星在經(jīng)歷超新星爆發(fā)后可能出現(xiàn)的物質(zhì)擴(kuò)散情況。在錢德拉X射線空間天文臺的數(shù)據(jù)中，天文學(xué)家估計(jì)出X射線輻射碎片總量可達(dá)到太陽質(zhì)量的三倍，其中鐵元素含量是太陽質(zhì)量的0.13倍，硫元素含量是太陽質(zhì)量的0.03倍，鎂元素則為0.01倍。研究人員還發(fā)現(xiàn)一些團(tuán)塊幾乎可稱得上是“純鐵”，這表明了它們來自原超新星的中央附近區(qū)域，這里的核反應(yīng)可產(chǎn)生這樣的物質(zhì)團(tuán)塊，此外還可推測該超新星爆發(fā)已經(jīng)形成了中子星。
對于“純鐵”團(tuán)塊的出現(xiàn)，科學(xué)家預(yù)測其應(yīng)該就是存在的，而另一個可以說明此類核反應(yīng)的標(biāo)志性特征為形成放射性鈦-44。鈦-44存在一個為期63年的半衰期，科學(xué)家通過若干個高能空間天文望遠(yuǎn)鏡探測到其存在的證據(jù)，其中包括康普頓伽瑪射線天文臺、意大利和荷蘭研制的X射線觀測探測器BeppoSAX以及國際伽馬射線天體物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室(INTEGRAL)。
本項(xiàng)研究的成果刊登在2月20日出版的《天體物理學(xué)》期刊上，作者為美國國家航空航天局戈達(dá)德空間飛行中心研究人員、約翰霍普金斯大學(xué)科學(xué)家（Una Hwang），海軍研究實(shí)驗(yàn)室馬丁雷明（Martin Laming）。馬歇爾空間飛行中心負(fù)責(zé)人錢德拉X射線天文臺的項(xiàng)目管理，史密斯天體物理天文臺控制錢德拉X射線天文臺的科學(xué)儀器，而空間飛行中心則由位于馬薩諸塞州的劍橋市。
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本文標(biāo)題：揭秘恒星爆炸三百年后奧秘 鐵元素外翻之謎
地址：http://www.sdlzkt.com/a/kandian/20120404/47790.html
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