一個國際研究組通過數據分析證實了四十多年前科學家理論猜測存在的一種超新星,並認為中國天文史上記載的發生在公元1054年的一次超新星爆發很可能就是這種類型。那次爆發誕生了絢麗的蟹狀星雲(Crab Nebula)。

所謂超新星,就是一顆恆星以爆炸的方式終結壽命的過程。迄今為止科學家熟悉的超新星有兩種類型,熱核爆炸(thermonuclear)和鐵芯坍塌(iron-core collapse)。

熱核超新星是雙星系統內的一顆白矮星吸收了其伴星的物質後發生的爆炸。白矮星是質量在太陽8倍以下的恆星到了壽命的終點後所留下的高密度內核。

鐵芯坍塌超新星發生在較大的恆星上,比如質量是太陽10 倍以上的恆星,燃料耗盡後,其鐵芯坍塌,變成一個黑洞或是一顆中子星的過程所發生的爆炸。

新發現的超新星介於這兩種類型之間,名為電子俘獲(electron capture)超新星。這類恆星比變成白矮星的恆星質量大一些,可以不斷進行核聚變產生越來越重的元素,直到內核含有氧、氖和鎂等元素;但是它的質量又不夠大,無法繼續啟動下一級可以產生鐵元素的核聚變反應,因此不會成為鐵芯坍塌的超新星。

其實,恆星的引力一直要壓垮恆星,是內部不斷進行的各級核聚變反應讓恆星的生命繼續,或是內部的原子已經被壓縮到一定程度無法再壓縮而維持著恆星的生命。

在某些情況下,由氧、氖和鎂組成的恆星內核裏面的電子被擠壓到原子核之內,這個過程就稱為電子俘獲。失去電子的過程導致恆星內核在自身重力的作用下坍塌,形成電子俘獲超新星。

所以,這種電子俘獲超新星的前體恆星質量是處在恰到好處的一個狀態,才能產生這種類型的超新星。也就是說,恆星質量太小就無法導致內核坍塌;質量太大則能夠延長其生命,到後期以其它不同的方式結束生命。

這種類型的超新星最早在1980 年由日本東京大學的科學家提出,直到現在這份研究,第一次證實了它的存在。該研究組發現的這顆新型超新星由前體恆星SN 2018zd 爆發而成, 距離地球僅3,100萬光年, 位於星系NGC 2146。

有了這項發現,研究人員認為在中國和日本歷史上都記載過的一顆超新星爆發,應該就是這種電子俘獲類型的超新星。1054 年一顆超新星( 代號SN 1054)在白天連續23 天可見,在夜晚持續近兩年的時間裏都可見。科學家以前猜測這顆超新星很可能就是電子俘獲超新星。由於這份研究發現的SN2018zd 距離地球不遠,研究人員了解到不少這種超新星爆發的細節,從而更有信心認為SN 1054 就是電子俘獲超新星。

這份研究6 月28 日發表於《自然‧天文學》(Nature Astronomy)期刊。◇