恆星殘骸揭示了失蹤星塵的線索！

你周圍的一切，你的桌子，你的筆記本電腦，你的咖啡杯……事實上包括你都是由星塵構成的，這些東西是在我們的太陽誕生之前就已經熄滅的熾熱恆星熔爐中鍛造出來的。在探索一具神秘恆星殘骸周圍的空間時，亞利桑那大學(University of Arizona)的科學家們有了一項發現，這可能有助於解開一個長期存在的謎題：星塵從何而來？當恆星死亡時，它們會在周圍的宇宙中播下一些元素，這些元素會繼續聚合成新的恆星、行星、小行星和彗星。構成地球的大部分物質，甚至生命本身，都是由以前的恆星構成元素組成，包括硅、碳、氮和氧。但這還不是全部，隕石中通常含有一種星塵的痕迹。

博科園-科學科普：到目前為止人們認為只有在異常劇烈、爆炸性的恆星死亡事件中才會形成，這種恆星死亡事件被稱為「新星」或「超新星」。美國聯合航空公司的研究人員利用亞利桑那州和西班牙的射電望遠鏡觀察年輕行星狀星雲K4-47中的氣體雲。K4-47被歸類為星雲，是一種恆星殘骸，天文學家們相信，它是在一顆與我們的太陽類似的恆星，在以白矮星的身份結束生命之前，在一層逸出的氣體外殼中脫落了一些物質時形成。令他們驚訝的是，研究人員發現組成星雲的一些元素（碳、氮和氧）富含某些變體，其丰度與某些隕石顆粒中所見的丰度相當，但在我們的太陽系中卻極為罕見：即所謂的碳、氮和氧的重同位素，分別為13C、15N和17O。

蝴蝶星雲，也被稱為雙噴流星雲，是所謂雙極行星星雲的一個例子。本研究的對象K4-47鮮為人知，但在外觀上可能相似。行星狀星雲與行星無關，它是一個發光、通常是彩色的、由垂死恆星高速射入太空的氣體和塵埃組成的外殼。圖片：ESA/Hubble & NASA/Judy Schmidt

這些同位素不同於它們更常見的形式，因為原子核中含有額外的中子。將另一個中子熔合到原子核上需要超過2億華氏度的極端溫度，這使得科學家們得出結論，這些同位素只能在超新星和超新星中形成。超新星是年老雙星系統中能量的猛烈爆發，在超新星中，一顆恆星在一次災難性的爆炸中自我爆炸。該論文的高級作者Lucy Ziurys曾在12月20日出版的《Nature》上發表：僅調用novae和supernovae的模型從未考慮到我們在隕石樣品中觀察到的15N和17O的量，我們在K4-47中發現這些同位素的事實告訴我們，我們不需要奇怪的外來恆星來解釋它們的起源。結果證明，普通的普通明星也有能力製作它們。

該研究小組認為，當一顆中等大小的恆星(如我們的太陽)在生命末期變得不穩定，並經歷所謂的「氦閃」時，就可能產生重同位素，而不是災難性的爆炸事件。在「氦閃」過程中，恆星核心的超高溫氦會穿透覆蓋在上面的氫包膜。在這個過程中，物質必須被快速噴射冷卻，產生了13C, 15N和17O。氦閃光不會像超新星那樣將恆星撕裂，這更像是一次恆星噴發。研究人員說，這一發現對星塵的鑒定以及對普通恆星如何產生氧、氮和碳等元素的理解具有重要意義。這一發現是通過天文學和宇宙化學這兩個傳統上相對獨立的學科之間的合作而實現。研究小組利用亞利桑那射電天文台和印度射電天文研究所(IRAM)的射電望遠鏡觀測K4-47星雲分子發射的旋轉光譜，揭示了它們質量分布和身份的線索。

在15000光年遠的地方，K4-47天體的距離是雙噴射星雲的7倍，這使得它的成像更加困難。根據科學家到目前為止對K4-47的了解，它可能有一個類似的結構，從中心的白矮星延伸出兩個裂片。圖片：Sloan Digital Sky Survey

研究人員急切地等待著美國國家航空航天局(NASA)的「奧西里斯-雷克斯小行星樣本返回任務」(OSIRIS-REx)即將取得的發現。奧西里斯-雷克斯小行星樣本返回任務」由美國聯合航空公司(UA)牽頭。就在兩周前，探測器抵達了目標小行星本努(Bennu)，將於2020年從本努收集原始物質樣本。該任務的主要目標之一是了解本努的演化和太陽系的起源。可以把在隕石中發現的顆粒看作是恆星的灰燼，是太陽系形成時早已消亡的恆星留下的。研究人員希望能在本努行星上找到那些太陽前的顆粒——它們是這顆小行星歷史之謎的一部分，這項研究將有助於確定本努行星上的物質來自哪裡。現在可以追蹤這些骨灰的來源，這就像是星塵的考古學。對恆星內部爆炸燃燒的氦的研究，將開啟化學元素起源故事的新篇章。

博科園-科學科普｜研究/來自：亞利桑那大學

參考期刊文獻:《Nature》

論文DOI: 10.1038/s41586-018-0763-1

博科園-傳遞宇宙科學之美

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！