古老而巨大的恒星以一種我們認(rèn)為不可能的方式爆炸

銀河系中一顆奇怪的恒星暴露了一顆巨型恒星的獨特爆炸的特征，這顆恒星曾經(jīng)存在于數(shù)十億年前的宇宙黎明.

現(xiàn)存恒星J0931+0038的化學(xué)成分非常奇怪，它只能由一顆巨大恒星的殘余物組成，這顆恒星的質(zhì)量至少是太陽的50倍，在它成為超新星之前創(chuàng)造了這些元素。

這更奇怪。根據(jù)理論，這么大質(zhì)量的恒星應(yīng)該直接坍縮成一個黑洞當(dāng)它死去時——不要通過超新星，不要收集奇怪的元素豐度。

“我們從未見過這樣的事情，”天文學(xué)家Alex Ji說芝加哥大學(xué)和斯隆數(shù)字巡天（SDSS）領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。

“無論當(dāng)時發(fā)生了什么，它一定很了不起。我們給[超新星祖先]起了個綽號'巴本海默星'，因為它具有壯觀的核合成能力。

宇宙中大多數(shù)元素的產(chǎn)生是恒星的省份。之后大爆炸138億年前，當(dāng)一切都冷卻到足以形成原子時，太空中充滿了大部分氫氣和少量氦氣的湯。這就是第一顆恒星誕生的地方。

但恒星基本上是元素工廠，在稱為核合成的過程中有幾種不同的方法來創(chuàng)造新材料。它們由其核心中發(fā)生的聚變過程提供動力，將原子粉碎在一起形成更重的元素。

然而，這止步于鐵;將鐵融合成更重的東西所消耗的能量比它產(chǎn)生的能量更多，所以對于這顆恒星來說，游戲就結(jié)束了。

當(dāng)星星爆炸時，較重的元素是在超新星極具能量的環(huán)境中產(chǎn)生的。除了聚變的產(chǎn)物外，這些元素還被噴射到太空中，在那里它們被納入后代恒星中。

恒星中的化學(xué)豐度可以告訴我們很多關(guān)于它們自身歷史的信息。例如，最近出生的恒星具有比氦更重的元素豐度更高，氦是判斷恒星年齡的便捷工具。不同的元素可以告訴我們之前出現(xiàn)的恒星——那些最初鍛造較重元素的恒星。

J0931+0038是一顆低質(zhì)量的紅巨星，懸掛在包圍銀河系圓盤的大致球形空間區(qū)域，稱為銀河光環(huán).在銀河系暈中可以找到許多非常古老、奇怪的恒星，因此天文學(xué)家經(jīng)常在那里尋找有關(guān)早期宇宙的線索。

J0931+0038于1999年首次被SDSS捕獲，但不是彩色的。直到 2019 年，一項后續(xù)研究才捕獲了來自恒星的全光譜光——這是識別其化學(xué)成分的關(guān)鍵，因為不同的元素會吸收和重新發(fā)射特定波長的光。

J0931+0038的光譜揭示了前所未有的化學(xué)成分。它在元素周期表上奇數(shù)的元素（如鈉和鋁）含量低得驚人，但富含接近鐵的元素，如鎳和鋅。然后，比鐵重的元素（例如鍶和鈀）的豐度遠(yuǎn)高于應(yīng)有的豐度。

“我們有時會一次看到這些特征之一，但我們以前從未在同一顆恒星上看到過所有這些特征。天文學(xué)家詹妮弗·約翰遜（Jennifer Johnson）說俄亥俄州立大學(xué)。

研究小組發(fā)現(xiàn)，在J0931 + 0038中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)金屬一定來自一個單一的，極度貧金屬的核合成源：一顆質(zhì)量是太陽質(zhì)量50到80倍的恒星，它爆炸了，將其內(nèi)臟噴向太空，并留下了一團(tuán)物質(zhì)，J0931 + 0038就是從中誕生的。

然而，如此巨大的恒星預(yù)計會向內(nèi)坍縮而不是向外爆炸，這只是問題的一部分。

“令人驚訝的是，現(xiàn)有的元素形成模型無法解釋我們所看到的。天文學(xué)家桑賈娜·柯蒂斯（Sanjana Curtis）說加州大學(xué)伯克利分校，共同領(lǐng)導(dǎo)了這項研究?！斑@不僅僅是，'哦，你可以在這里和那里調(diào)整一些東西，它就會奏效——整個元素模式幾乎看起來是自相矛盾的。

這是一個至今沒有答案的謎題。只有找到更多這樣的怪人，并模擬它們的形成，才能揭示“巴本海默”恒星是如何生活、死亡和留下指紋的，供我們在許多億年后解開謎團(tuán)。

該團(tuán)隊的研究已被接受天體物理學(xué)雜志快報，可在arXiv的.

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