你周圍的一切，你的桌子，你的筆記本電腦，你的咖啡杯……事實上包括你都是由星塵構(gòu)成的，這些東西是在我們的太陽誕生之前就已經(jīng)熄滅的熾熱恒星熔爐中鍛造出來的。在探索一具神秘恒星殘骸周圍的空間時，亞利桑那大學(xué)(University of Arizona)的科學(xué)家們有了一項發(fā)現(xiàn)，這可能有助于解開一個長期存在的謎題：星塵從何而來？當(dāng)恒星死亡時，它們會在周圍的宇宙中播下一些元素，這些元素會繼續(xù)聚合成新的恒星、行星、小行星和彗星。構(gòu)成地球的大部分物質(zhì)，甚至生命本身，都是由以前的恒星構(gòu)成元素組成，包括硅、碳、氮和氧。但這還不是全部，隕石中通常含有一種星塵的痕跡。
博科園-科學(xué)科普：到目前為止人們認(rèn)為只有在異常劇烈、爆炸性的恒星死亡事件中才會形成，這種恒星死亡事件被稱為“新星”或“超新星”。美國聯(lián)合航空公司的研究人員利用亞利桑那州和西班牙的射電望遠(yuǎn)鏡觀察年輕行星狀星云K4-47中的氣體云。K4-47被歸類為星云，是一種恒星殘骸，天文學(xué)家們相信，它是在一顆與我們的太陽類似的恒星，在以白矮星的身份結(jié)束生命之前，在一層逸出的氣體外殼中脫落了一些物質(zhì)時形成。令他們驚訝的是，研究人員發(fā)現(xiàn)組成星云的一些元素（碳、氮和氧）富含某些變體，其豐度與某些隕石顆粒中所見的豐度相當(dāng)，但在我們的太陽系中卻極為罕見：即所謂的碳、氮和氧的重同位素，分別為13C、15N和17O。
蝴蝶星云，也被稱為雙噴流星云，是所謂雙極行星星云的一個例子。本研究的對象K4-47鮮為人知，但在外觀上可能相似。行星狀星云與行星無關(guān)，它是一個發(fā)光、通常是彩色的、由垂死恒星高速射入太空的氣體和塵埃組成的外殼。圖片：ESA/Hubble & NASA/Judy Schmidt
這些同位素不同于它們更常見的形式，因為原子核中含有額外的中子。將另一個中子熔合到原子核上需要超過2億華氏度的極端溫度，這使得科學(xué)家們得出結(jié)論，這些同位素只能在超新星和超新星中形成。超新星是年老雙星系統(tǒng)中能量的猛烈爆發(fā)，在超新星中，一顆恒星在一次災(zāi)難性的爆炸中自我爆炸。該論文的高級作者Lucy Ziurys曾在12月20日出版的《Nature》上發(fā)表：僅調(diào)用novae和supernovae的模型從未考慮到我們在隕石樣品中觀察到的15N和17O的量，我們在K4-47中發(fā)現(xiàn)這些同位素的事實告訴我們，我們不需要奇怪的外來恒星來解釋它們的起源。結(jié)果證明，普通的普通明星也有能力制作它們。
該研究小組認(rèn)為，當(dāng)一顆中等大小的恒星(如我們的太陽)在生命末期變得不穩(wěn)定，并經(jīng)歷所謂的“氦閃”時，就可能產(chǎn)生重同位素，而不是災(zāi)難性的爆炸事件。在“氦閃”過程中，恒星核心的超高溫氦會穿透覆蓋在上面的氫包膜。在這個過程中，物質(zhì)必須被快速噴射冷卻，產(chǎn)生了13C, 15N和17O。氦閃光不會像超新星那樣將恒星撕裂，這更像是一次恒星噴發(fā)。
這一發(fā)現(xiàn)對星塵的鑒定以及對普通恒星如何產(chǎn)生氧、氮和碳等元素的理解具有重要意義。這一發(fā)現(xiàn)是通過天文學(xué)和宇宙化學(xué)這兩個傳統(tǒng)上相對獨(dú)立的學(xué)科之間的合作而實現(xiàn)。研究小組利用亞利桑那射電天文臺和印度射電天文研究所(IRAM)的射電望遠(yuǎn)鏡觀測K4-47星云分子發(fā)射的旋轉(zhuǎn)光譜，揭示了它們質(zhì)量分布和身份的線索。
在15000光年遠(yuǎn)的地方，K4-47天體的距離是雙噴射星云的7倍，這使得它的成像更加困難。根據(jù)科學(xué)家到目前為止對K4-47的了解，它可能有一個類似的結(jié)構(gòu)，從中心的白矮星延伸出兩個裂片。圖片：Sloan Digital Sky Survey
研究人員急切地等待著美國國家航空航天局(NASA)的“奧西里斯-雷克斯小行星樣本返回任務(wù)”(OSIRIS-REx)即將取得的發(fā)現(xiàn)。奧西里斯-雷克斯小行星樣本返回任務(wù)”由美國聯(lián)合航空公司(UA)牽頭。就在兩周前，探測器抵達(dá)了目標(biāo)小行星本努(Bennu)，將于2020年從本努收集原始物質(zhì)樣本。該任務(wù)的主要目標(biāo)之一是了解本努的演化和太陽系的起源。
可以把在隕石中發(fā)現(xiàn)的顆?？醋魇呛阈堑幕覡a，是太陽系形成時早已消亡的恒星留下的。研究人員希望能在本努行星上找到那些太陽前的顆?！鼈兪沁@顆小行星歷史之謎的一部分，這項研究將有助于確定本努行星上的物質(zhì)來自哪里?，F(xiàn)在可以追蹤這些骨灰的來源，這就像是星塵的考古學(xué)。對恒星內(nèi)部爆炸燃燒的氦的研究，將開啟化學(xué)元素起源故事的新篇章。
博科園-科學(xué)科普｜研究/來自：亞利桑那大學(xué)
參考期刊文獻(xiàn):《Nature》
論文DOI: 10.1038/s41586-018-0763-1
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