騰訊科技訊（Everett/編譯）據國外媒體報道，一組科學家通過使用錢德拉X射線天文望遠鏡對仙后座A（Cassiopeia A）進行了長期的觀測后，繪制出超新星爆發遺跡中存留的元素分布圖，以前所未有的詳細程度揭示了大質量恒星在死亡之后內部物質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三百年后的殘骸擴散層分布，揭示神秘力量推動內側元素以更快的速度向外擴散。
超新星爆炸前內部元素的分布模式（不同的元素分別用不同的顏色區分）
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超新星未發生爆炸前的內部構造分層，其中不同顏色所代表的是天體內部不同元素濃度簡化示意圖，位于核心位置的為鐵元素，標記為藍色，向外遞增的為硫元素與硅元素集中層，標記為綠色，然后是鎂元素、氖元素和氧元素，它們被標記為紅色。在圖像的右側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。
這些數據結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。根據相關的超新星爆發模擬推算，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，這是因為氧離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散云中含有大量的鐵元素，根據原超新星爆發物質擴散理論模型分析，鐵元素原本是居于最內側，現在卻處在爆發后殘骸擴散云的最外邊緣。更加出人意料的是，沒有任何X射線或者紅外觀測數據顯示在殘骸擴散云中央存在鐵元素，這就意味著，恒星最內側的鐵元素分布層在經歷超新星爆發后卻鬼使神差般被某種神秘的力量“推至”殘骸擴散云在最外層，說明其最內側在超新星爆發時存在一個更大的外推力量，將原先處于核心的物質轉移到最外側。
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散云中較為靠近外側的區域。對X射線的觀測由錢德拉X射線空間天文臺擔任，而紅外波段的觀測數據由斯皮策紅外空間望遠鏡執行，前者對仙后座A的觀測時間達到了11天。從超新星爆發擴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定的機制，在某種“神秘”方式作用下物質由內往外向宇宙空間飛散。
對于天文學家而言，本項觀測計劃是一個最新的工作方向，是建立在早前錢德拉X射線空間望遠鏡觀測的基礎之上，代表了對仙后座A（Cassiopeia A）中X射線輻射碎片最為詳細的研究成果，同理，我們可以從這項研究中推測其他大質量恒星在經歷超新星爆發后可能出現的物質擴散情況。在錢德拉X射線空間天文臺的數據中，天文學家估計出X射線輻射碎片總量可達到太陽質量的三倍，其中鐵元素含量是太陽質量的0.13倍，硫元素含量是太陽質量的0.03倍，鎂元素則為0.01倍。研究人員還發現一些團塊幾乎可稱得上是“純鐵”，這表明了它們來自原超新星的中央附近區域，這里的核反應可產生這樣的物質團塊，此外還可推測該超新星爆發已經形成了中子星。
對于“純鐵”團塊的出現，科學家預測其應該就是存在的，而另一個可以說明此類核反應的標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，科學家通過若干個高能空間天文望遠鏡探測到其存在的證據，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實驗室(INTEGRAL)。
本項研究的成果刊登在2月20日出版的《天體物理學》期刊上，作者為美國國家航空航天局戈達德空間飛行中心研究人員、約翰霍普金斯大學科學家（Una Hwang），海軍研究實驗室馬丁雷明（Martin Laming）。馬歇爾空間飛行中心負責人錢德拉X射線天文臺的項目管理，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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本文標題：揭秘恒星爆炸三百年后奧秘 鐵元素外翻之謎
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