恒星刚出生时质量往往是太阳的8倍以上,而它们生命终结时则是以所谓内核坍塌的超新星形式。当这样一颗巨大恒星燃料殆尽时,它会在几分之一秒的时间内坍塌成为一个极度密集的核块。随后落入坍塌核心的物质将反弹,产生暴力的冲击波将物质向外炸飞。
在过去的几十年间,“我们产生的最好的超新星爆炸模型要求恒星以对称的形式坍塌,”研究首席作者、美国加州帕萨迪纳市加州理工学院的天体物理学家布莱恩·格里芬斯泰特(Brian Grefenstette)这样说道。“恒星是巨大的球状气体球,因此它们必须以某种球状形式坍塌也并非无道理。”
“问题是,当你试图让恒星以对称形式坍塌从而爆炸时,它根本就不会爆炸,” 格里芬斯泰特说道。这种失败很明显发生在对称模型里,因为始于恒星中央并将摧毁恒星的冲击波被所有上方的物质所围困,这意味着冲击波“找不到出路,” 格里芬斯泰特说道。
因此,天体物理学家探索了不同的方式,在他们称之为非对称的垂死恒星物质里添加波纹涟漪,“使得冲击波能够突出重围撕裂恒星,” 格里芬斯泰特解释道。然而,至于这种内核坍塌的超新星究竟长什么样科学家们仍不清楚——预测的形状因采用的爆炸模型的不同而迥然不同。
现在通过观察爆炸附近的残余物,科学家们证实了超新星可以是非对称的。“我们的结果是朝观测恒星中央的具体情况迈出的第一步。”
研究人员调查了仙后座A源,一个位于11000光年远,发生在350年前的超新星爆炸残余物。他们关注于放射性钛同位素Ti-44的分布,后者产生于恒星内核的深处。超新星将钛-44抛射除去,就像炸弹散开残骸一样。
“我们就像法医一样,研究着爆炸之后的放射性灰烬,希望理解在爆炸过程中发生了什么。” 格里芬斯泰特说道。由于钛-44具有放射性,“它会发出一种特殊颜色的光——高能量X射线。”研究人员利用NuSTAR太空望远镜观察这种发光的物质,“这是第一台拍摄了这种颜色光的细节图片的望远镜,使得我们能够获得之前隐藏的很多信息。”