地球沙子產自「紅塵滾滾」的超新星暴
地球上海洋和陸地的沙子不是來自「沙塵暴」，而是來自於「星塵暴」，地球上所有「數不清」的沙子實際上是恆星物質的一部分。沙子的主要化學成分是元素硅，細小的沙粒是製造混凝土和玻璃的原材料，詩人使用了「從一粒沙子看世界」的詩句，而從天文學家的眼睛看來，地球上的每一粒沙子都來源於遙遠的星空。不限於沙粒，我們的人體物質起初也是星塵的一部分，天文學家比詩人更有理由吟唱詩句，「我們是星塵」。硅是地球岩石、地面沙子、玻璃、建築用的混凝土材料、甚至手機配件的常見成分，天文學家最近在銀河系的兩顆超新星暴的遺物中發現了硅元素，英國卡迪夫大學的天文學家將他們的發現成果刊登在皇家天文學會主辦的刊物《每月通訊》雜誌上。卡迪夫大學天文團隊的觀測結果證實了一個「物質起源」的故事，在地球上極為普遍的含硅物質最初來源於宇宙中最劇烈的超新星爆炸事件。
天文學家長期以來思考了一個「古老而新鮮」的問題：由硅、碳、鐵一類元素組成的灰塵物質是怎樣形成的？他們通常認為，當太陽一類的大質量恆星到達演變的晚期時將以大爆炸的方式結束它們的生命，在死亡恆星大爆炸的過程中形成了強大的恆星風，「巨浪翻滾」的氣體物質被壓縮和融結成塵埃顆粒，「漫天飛舞」的塵埃就像雪片在寒冷的冬季「紛紛揚揚」地從天而降一樣。天文學家多少感到一種疑惑不解，在十分遙遠的星空探測到宇宙塵埃的存在，它們也許是在宇宙大爆炸之後不久形成的，除了宇宙大爆炸的過程形成了塵埃，星際塵埃一定會有其它的來源。現在，天文學家在銀河系少量的超新星暴遺址中發現了含硅的塵埃物質，這至少證明了在宇宙中最早形成的行星可能含有硅元素的物質，含硅沙粒不僅降落到了我們的地球，它們也隨著恆星風的「吹拂」飄落到其它的行星上。我們的太陽和地球最初是在「沙塵暴」的塵埃雲中形成的。
超新星的爆發揭示了宇宙塵埃的來源，而塵埃是理解恆星和行星如何形成的關鍵原料，早期的年輕宇宙為什麼密布巨量的塵埃？天文學家對塵埃起源的認識有許多模糊不清之處，他們需要在早期的宇宙尋找由超新星爆發遺留的塵埃，這是因為大質量、生命周期短的恆星在演變的最後階段會以超新星暴的形式排放驚人數量的塵埃。過去的一些天文觀測結果顯示，在我們臨近星系發生的超新星暴中產生了較少的塵埃。丹麥奧爾胡斯大學的一支天文學家連續觀測了一個在我們附近星系中的超新星SN2010jI，他們揭開了塵埃形成的神秘面紗，這顆超新星在2010年被首次發現，天文團隊從超新星爆發後的大約2.5年開始記錄塵埃的形成過程和產生的數量，詳細記錄的結果顯示，塵埃在開始階段產生的速度較慢，而在之後的階段產生的速度加快，塵埃的直徑達到了1到4.2毫米，直徑比一般塵埃大很多的塵埃顆粒足以抵抗超新星激波的破壞作用。
丹麥奧爾胡斯大學的天文團隊通過觀測發現，超新星SN2010jI在爆發之後將巨量的碎片物質拋射到太空，這些碎片物質在熾熱的噴發環境中不容易被壓縮成塵埃顆粒，而伴隨而來的超新星衝擊波、或激波在碎片物質中穿越，強烈的激波將它們壓縮成冷的、密實的顆粒，伴隨而來的超新星激波為灰塵顆粒的合成和成長提供了理想的條件。如果在早期宇宙存在的超新星能以類似超新星SN2010jI的速率產生塵埃物質，那麼丹麥天文團隊相信，計算和預期的結果與在早期宇宙中發現的巨量塵埃數量十分吻合。丹麥天文團隊在距第一次觀測之後的868天進行了最後一次觀測，他們發現這顆超新星產生的塵埃增加到太陽質量的0.04倍，這相當於830個地球的質量。塵埃的數量隨時間增加，他們預期這顆超新星將在20年之後產生相當於太陽質量一半的塵埃顆粒。天文學家不僅在銀河系內的恆星系之間發現了大量塵埃和氣體物質，而且在我們的太陽系內發現了許多的星際塵埃。
（科普編譯：2019-1-10）
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