天文学家捕捉到恒星双重爆炸后的景象

华盛顿：恒星的爆炸，即超新星爆发，是一种极其剧烈的天文现象。这类事件通常涉及质量超过太阳八倍以上的恒星，当其核燃料耗尽时会经历核心坍缩，从而引发一次强大的爆炸。

但有一种更罕见的超新星涉及不同类型的恒星——被称为白矮星的恒星余烬——以及双重爆炸。研究人员首次通过欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜获得了这类超新星的影像证据。

连续发生的爆炸摧毁了一颗质量与太阳相当的白矮星，它位于距离地球约16万光年的剑鱼座方向，处于银河系附近的星系大麦哲伦云中。一光年是光在一年内传播的距离，约为5.9万亿英里（9.5万亿公里）。

图像显示了爆炸发生后约300年的场景，可以看到两层向外扩散的同心钙元素壳层。

这种被称为Ia型超新星的爆炸，涉及白矮星与一颗紧密环绕的伴星（可能是另一颗白矮星或富含氦的特殊恒星）在双星系统中的相互作用。

主白矮星通过引力作用开始从伴星吸积氦。当白矮星表面的氦变得极热且密度极高时，会引发第一次爆炸，产生的冲击波会压缩并点燃恒星内部的核心，从而触发第二次爆炸。

"什么都不剩了。白矮星完全被摧毁了，"该研究的主要作者、澳大利亚新南威尔士大学堪培拉分校天体物理学博士生普里亚姆·达斯说。这项研究于周三发表在《自然·天文学》杂志上。

"两次爆炸之间的时间间隔基本上取决于氦爆炸从恒星一极传播到另一极所需的时间。大约只有两秒，"该研究的合著者、堪培拉澳大利亚国立大学的访问科学家、天体物理学家伊沃·塞滕扎尔说。

在更常见的超新星类型中，爆炸后的大质量恒星会留下一个致密的中子星或黑洞。

研究人员使用甚大望远镜的多单元光谱探测器（MUSE）绘制了超新星爆发后不同化学元素的分布图。图像中钙元素以蓝色显示——外层环由第一次爆炸产生，内层环由第二次爆炸形成。

达斯表示，这两层钙壳是"双重爆炸机制的完美确凿证据"。

"我们可以称之为法医天文学——这是我自创的术语——因为我们通过研究恒星的死亡遗骸来理解其死亡原因，"达斯说。

质量不超过太阳八倍的恒星似乎注定会成为白矮星。它们最终会耗尽所有作为燃料的氢。随后引力导致它们坍缩并在"红巨星"阶段抛射外层物质，最终留下一个致密的核心——白矮星。绝大多数白矮星不会发生超新星爆炸。

虽然科学家们知道Ia型超新星的存在，但直到现在才获得这种双重爆炸的明确视觉证据。Ia型超新星在天体化学中具有重要意义，因为它们会合成钙、硫和铁等较重元素。

"这对于理解星系化学演化（包括行星和生命的构成要素）至关重要，"达斯说。

在对超新星遗迹的最新观测中还发现了一层硫元素壳。

铁是地球行星组成的关键部分，当然也是人类红细胞的组成部分。

除了科学价值外，这张图像还具有美学意义。

"这很美，"塞滕扎尔说。"我们正在见证恒星死亡过程中元素的诞生过程。宇宙大爆炸只产生了氢、氦和锂。而在这里，我们看到钙、硫或铁是如何形成并扩散回宿主星系的，这是物质的宇宙循环。"