超新星仙后座A爆炸 NASA解密

賴義中 2014/02/21 17:15 點閱 5124 次
NASA透過NuSTAR拍下的仙后座A影像。(photo by NASA)
NASA透過NuSTAR拍下的仙后座A影像。(photo by NASA)

【台灣醒報記者賴義中綜合報導】超新星爆炸,NASA(美國太空總署)拍給你看!NASA透過NuSTAR(核光譜望遠鏡陣列)拍下的圖片,可以看見仙后座A內部的輻射分布狀況,是天文史上第一組顯示超新星爆炸內部情況的太空影像。這組圖像將有助於天文學家改進現行理論,更加瞭解超新星爆炸的過程。

恆星有如核子爐,在核心不斷進行氫融合成氦的工作,也就是核融合。若恆星質量在太陽8倍以上,當核心的氫燃料用盡時,恆星會開始向內收縮,如此一來,核心溫度會迅速升高,並製造出重元素如鈦、鐵、鈷和鎳等。在塌縮的過程中,恆星有可能會化成中子星或黑洞,也有可能因猛烈收縮導致反彈,將重元素拋出太空,形成超新星爆炸。

仙后座(Cassiopeia)A是銀河系中目前已知最年輕的超新星爆炸遺跡,距地球約11000光年,於西元1671年首度現身於夜空。過去人類無數次使用各種光學、紅外線或X射線望遠鏡拍攝仙后座A,但僅觀測到爆炸後恆星向外拋散,在激波中與周遭氣體、塵埃撞擊並燃燒發光的過程。

透過NuSTAR這次拍出的影像,科學家證實,在收縮過程中,核心會生成放射性同位素鈦44,而鈦44會向外輻射出大量的高能量X射線,將核心外層氣體以每秒50萬公里的速度吹散,形成一般認知中的超新星爆炸。NuSTAR則拍下人類史上第一組輻射圖像。

加州理工學院研究員哈莉森解釋說,由新拍下的影像推斷,內部區域的「攪動」(slosh)使原本停滯的激波再度活躍起來,進而導致核心產生扭曲,引發爆炸。

發表研究的加州理工學院教授葛瑞芬史戴特說,過去科學家很難推論仙后座A內部發生了什麼事,但NuSTAR清楚照出了鈦44放出的輻射,天文學家就能更清楚看見爆炸核心內部的狀況。加州柏克萊大學物理系主任柏格斯則說,這些影像對於超新星核爆炸理論研究的進展有相當助益。

不過,這批新影像也引發了科學家對部分理論的疑問。在以往的理論中,科學家根據核心內部鐵原子的分布狀況,認為超新星爆炸是一個「均質」的過程,意即向外拋散的力量在每個方向上都是相同的,但新影像中鈦原子與鐵原子的分布狀況卻是相異的,代表爆炸的過程可能是「不對稱」而混亂的。

這項研究同步刊載於《自然》雜誌。

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