宇宙中的煙花，絢爛的超新星內部到底是怎樣的？

文：娟娟

超新星是一顆恆星的爆炸，根據NASA的說法，這是太空中發生的最大爆炸。它是一顆恆星死亡的禮花，在一段時間內，一顆超新星的亮度甚至可以超過它所在的星系。對於科學界來說，有關超新星的大部分事情都還是個謎。了解它背後發生的基本過程或許是可能的，但準確地預言，或者了解它們的化學過程則被證明是非常困難的。

圖片：超新星遺迹G11.2-0.3 Credit: X-ray: NASA/CXC/NCSU/K.Borkowski et al; Optical: DSS

為什麼要研究超新星呢？因為天文學家希望通過對超新星的了解，獲得有關恆星、行星誕生的更多的知識，以及關於生命的產生和進化的奧秘。

隨著技術的進步，計算機模型已經可以重複一顆30年前爆發的超新星——SN 1987A所發生的事情。

圖片：大麥哲倫雲，SN 1987A就在這個星系裡。This ground-based image of the Large Magellanic Cloud was taken by German astrophotographer Eckhard Slawik. Image via ESA

目前為止，觀測其他星系中的超新星爆發比觀察銀河系裡的相對容易一些。因為儘管銀河系超新星的數量不少，但由於塵埃、氣體和其他天體對視線的遮擋，想看見它們的難度其實更大。

超新星是怎樣產生的呢？

當恆星的內核發生變化時，就會導致超新星爆發，它可以通過兩種不同的方式發生。

第一種類型的超新星發生在雙星系統中（太空中的雙星系統非常普遍）。這種雙星系統包含一顆碳-氧白矮星，會從它的伴星吸積物質，最終，由於積累了太多的物質，導致白矮星發生爆炸，成為超新星。

第二種類型的超新星發生在一顆大質量恆星壽命終結之時。由於恆星耗盡了核燃料，它不再有足夠的熱量和能量對抗自身引力的力量，曾經由核聚變撐起的恆星的外層，會轟然倒塌，以巨大的力量墜落到核心，而這場崩塌的回彈則引發了巨大的爆炸，這是另外一種類型的超新星。我們的太陽是一顆單獨的恆星，但它的質量並不夠大，因此，未來它不會成為一顆超新星。

儘管對於超新星的成因或許有比較好的了解，但我們並不知道在超新星的內部到底發生了什麼，這就是天文學家非常想弄清楚的事情。

超新星SN 1987A位於大麥哲倫星雲，由於它尚未被周圍的環境極大地影響，因此成為天文學家研究超新星的優選項。

最近，來自美國弗吉尼亞大學的一個研究團隊使用了阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波天線陣（ALMA）研究超新星SN 1987A。之所以選擇ALMA，是因為它在亞毫米波段進行觀測的能力，由於望遠鏡陣列在短的亞毫米波長下協同工作，因此能夠創建最高解析度的圖像。此前天文學家們無法觀測SN 1987A的內層核心，是因為氣體和塵埃的存在阻擋了其他望遠鏡的觀測。ALMA卻可以越過這些障礙，幫助科學家們獲得精確的細節。

圖片：在這張哈勃望遠鏡拍攝的圖像的中央是超新星SN1987A ，在過去的30年中，天文學家一直在觀測超新星爆發後留下的遺迹 圖片版權：NASA, ESA, R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Gordon and Betty Moore Foundation), and M. Mutchler and R. Avila (STScI)

通過ALMA收集的數據，天文學家繪製了在坍塌的超新星SN 1987A內部所發現的元素和分子的3-D圖像。在過去的30年中，SN 1987A有時間冷卻下來，並開始形成新的分子。

因此，現在天文學家第一次得到了一些重要的結論，那就是超新星的爆炸會產生什麼樣的元素。

那麼，天文學家到底發現什麼了呢？

他們在超新星中觀測到眾多元素的形成，包括碳、氮、氧，以及更加複雜的分子——一氧化碳、一氧化硅和甲酸。這導致了一種全新的方式來了解超新星的物理和化學。由於這些元素和分子被超新星所創造，科學家們可能不得不重新評估他們對恆星的預期。

或許超新星為宇宙帶來的遠遠超過我們的想像。

本文主要參考資料：

　　《Astronomers just mapped the inside of a supernova》By Megan Ray astronomy.com

本文系網易新聞&網易號「各有態度」特色內容。