你牙齿和骨骼的前身,多半是宇宙中一颗垂死的“高钙超新星”

subtitle 澎湃新闻 08-06 21:12 跟贴 91 条

2年多前,全球各大望远镜一齐对准双中子星并合,观赏它们豪放地抛洒金、铂等贵金属。而组成我们牙齿和骨骼的钙元素,又来自于浩瀚宇宙中的何处?
根据8月5日《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上刊登的一篇论文,一颗富含钙元素的超新星生命中的最后一个月以及最终的爆发过程遭到“围观”。科学家们估计,这类极其罕见的“高钙超新星”爆发产生的钙元素,占到宇宙中钙总量的一半。
论文作者来自15个国家,中国的兴隆天文台和丽江天文台也参与其中,显见这又是一场国际天文学界集体“看烟花”的盛会。
高钙超新星
这颗名为SN 2019ehk的高钙超新星位于5500万光年外的M100螺旋星系,是一颗致密的恒星,最有可能是一颗黯淡的白矮星或低质量恒星。这样的话,我们就能解释为什么强大的哈勃望远镜在过去25年里一直盯着M100,却没有发现过它。

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一个由美国西北大学领导的研究小组无前例地用X射线成像技术研究了超新星事件。原来,超新星在生命的最后阶段会释放出外层气体。恒星一旦爆炸,它自身的物质与外壳中松散的物质发生碰撞,发出明亮的X射线。这些X射线的特征能告诉科学家产生了哪些物质,距离有多少。
上述极高温、极高压的过程中发生了一系列化学和物理反应,钙元素从而诞生。西北大学物理和天文学助理教授拉斐拉·马格蒂(Raffaella Margutti)解释道,恒星爆炸是为了释放能量,而产生钙就是一种有效的释放能量的方式。
利用夏威夷凯克天文台的低分辨率成像光谱仪(LRIS),研究人员发现这颗超新星爆发释放出的钙量为有史以来单一天体物理事件之最。
要知道,虽然所有的钙都来自于恒星,但一般的恒星只会在一生中通过燃烧氦缓慢地产生少量钙,高钙超新星却能在几秒钟内大规模生产。这些钙被抛洒到星系空间中,参与行星的形成过程。因此,我们人类牙齿和骨骼里的钙元素,很可能就起源于这样的高钙超新星。
快来看天上“下钙”
虽然天上“下钙”听起来不如“下金子”一样具有诱惑力,但SN 2019ehk被发现的背后同样有个万众瞩目的故事。
2019年4月,最早是业余天文爱好者Joel Shepherd发现了这一个明亮的橙色圆点,并立即向天文界报告。
M100星系里可能有一颗超新星!这个消息很快传开,全球范围内的著名望远镜都转向观测这个天体。仅仅10小时后,这颗超新星就被锁定了。
天体现象瞬息万变,大家都要赶在现象消失之前发现有趣的点。不过,一开始没人想到去研究它的X射线。马格蒂回忆道,加州大学圣巴巴拉分校的研究生平田大一最早提醒他们,超新星发出的类似X射线的东西有点奇怪。研究小组随后意识到,里面确实有新东西。以前从没有理论预测过,富含钙的瞬变在X射线波段会如此明亮。
这类突发事件代表着未来天体物理的一个重要研究方向。为此,望远镜设备需要升级得更灵活、更高效,能更快地锁定目标。
马格蒂感叹道,要不是爆发,人类可能永远都不知道这颗高钙恒星存在过。

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