和人类一样,星星也有自己的寿命。当一颗大质量恒星死亡时,它会以一种极其壮观的方式结束自己的生命,那就是超新星爆炸。
一颗超新星爆炸的能量极其巨大,这颗天体释放出的电磁辐射甚至可以超过整个银河系!核心坍缩的同时,壳层物质被吹向太空,速度甚至可以达到光速的10%。成为超新星并不容易。即使像太阳那么大的恒星也做不到。质量至少为太阳8倍的恒星可以成为超新星。
最近的一项发现表明,即使是超新星也不是宇宙中最猛烈的爆炸。科学家们在7500光年外又发现了一次爆炸,它不仅比超新星更壮观,而且还能产生各种极重的化学元素。这种爆炸称为磁自旋超新星。
我们今天佩戴的首饰中的黄金在宇宙诞生之初并不存在,而是由一些极端的宇宙事件合成的。
大爆炸初期,整个宇宙只有氢和氦,锂很少。然后星星出现了,更多的氦被合成了。当恒星进入演化的最后阶段时,氦融合成碳和氧等元素。当超新星爆炸时,会产生一些更重的元素,但它通常以元素周期表中的铁为中心。也就是说,整个元素周期表的100多种元素中,只有不到1/3的元素可以通过这些常见的天象合成。
铁元素已经相当稳定,合成比它更重的元素非常困难,需要更激烈的宇宙事件。
此前,科学家们认为只有一种现象可以合成更重的元素,那就是中子星并合。中子星是致密星的一种,也是仅次于黑洞的极端天体。它们的碰撞更为猛烈,产生的亮度是普通新星的1000倍,因此被称为千新星。
这个理论确实得到了很多科学家的认可,我们曾经认为现在人们佩戴的所有黄金首饰都是中子星并合产生的。但是,除了这个理论之外,还有一些令人费解的谜团。
科学家们在观察宇宙的时候,发现宇宙早期存在着一些重元素。这里说的早期真的很早,早在当时的宇宙年龄,就来不及上演中子星并合(因为中子星的形成还是要靠恒星的死亡,而合并仍然需要两者的方法)。这意味着宇宙中必须至少存在一个其他模型来解释宇宙中最早出现的重元素。
SMSSJ2003-1142的出现解决了这个难题。
SMSSJ2003-1142是一颗位于银河系光晕中的恒星,距离我们约7500光年。澳大利亚的天文学家早在2016年就发现了它。2019年9月,科学家们利用位于智利的欧洲南方天文台望远镜对其进行了观测,对其进行了进一步分析。
科学家通过对其化学元素的分析,发现这颗恒星的铁丰度仅为太阳的1/3000,非常低。前面我们说了,铁是经过大量恒星演化之后,通过聚变的过程产生的,这个过程需要很长时间。因此,宇宙越早,含铁量越低。也就是说,SMSSJ2003-1142本身就是一颗非常古老的恒星,大约出现在130亿年前,属于宇宙中的第二代恒星。
值得注意的不仅仅是铁,还有氮和锌,以及更有趣的重元素(铕和铀)。
通过这些化学元素,科学家可以推测其母星的一些性质。例如:含氮量越高,意味着它的母星自转速度非常快,含锌量越高,意味着它爆炸的能量甚至是普通超新星的10倍!科学家称这种爆炸为超新星。另外,它里面有大量的铀,说明这里有大量的中子。
总之,科学家们根据各种观测数据推测,它的爆炸属于宇宙中一种非常特殊的形态——磁自旋超新星。
简单的说,它的母星应该是一颗质量是太阳25倍的大质量恒星,并且拥有非常强的磁场和非常高的自转速度。就是这样一颗恒星,在它死后形成了SMSSJ2003-1142。
那么,科学家怎么知道它不是来自中子星并合,而是来自磁自旋超新星呢?
首先,正如我们之前所说,SMSSJ2003-1142非常古老。当它被创造时,我们的宇宙几乎来不及产生两颗大质量恒星,然后坍缩成两颗中子星,然后在漫长的岁月中靠近并并。考虑到银河系的年龄,甚至更晚。
其次,中子星并合只会产生那些重元素。但在SMSSJ2003-1142内部,科学家观测到了钙等元素,这意味着这个过程必然伴随着普通的超新星爆炸。根据研究团队的理论,它由单母星形成时产生的化学元素也与观测结果基本吻合。
总之,通过这次发现,我们认识到宇宙中重元素的来源不止一个,这是一个巨大的发现。也就是说,你手上的金戒指或者脖子上的金项链,可能不是来自中子星,也可能来自磁性超新星。当然,不管是哪一种,这些金子都是经历了宇宙中最猛烈的爆炸事件才产生的——难怪不怕火了……
