超新星爆炸所產生的塵埃成分，對太陽系的起源有貢獻嗎？

作者：文/虞子期

在巨型超新星的周圍，充滿了氣體和塵埃外殼。在已經過去的這30年的時間裡，科學家們對隕石帶到地球的宇宙塵埃樣本研究從未間斷。終於，研究人員在這個天文研究領域迎來新的進展，而這個新發現，同時也標誌著：科學家們首次區分出了超新星爆炸所產生的塵埃成分！

超新星爆炸產生的塵埃成分被確認

科學家們分析了幾種星塵，通過它們的化學成分分析得出其宇宙起源結論：它們是一種源自超新星的新的星塵。德國馬克斯普朗克化學研究所的研究人員，利用Cameca NanoSIMS 50L的納米級成像光譜儀前所未有的分辨率，觀察並測量了微小顆粒星雲的化學成分，在46億年前形成我們太陽系的塵埃中，超新星塵埃的佔比約為1%。

一開始，研究小組的主要研究任務是測試核合成模型，或者說新原子是如何從紅色巨星形成，這些都是恆星演化過程中最後階段垂死的恆星。Jan Leitner是克斯普朗克化學研究所的研究員，以及新研究的主要作者。他表示，能夠發現一些物質是超新星起源，這個結果讓所有參與其中的科學家都驚歎不已。

從恆星到超新星塵埃需要多少時間

在宇宙中，大多數恆星都是主序星 ，即那些通過核聚變、將氫轉化為氦的恆星。紅巨星，是一顆垂死的恆星，也是恆星演化的最後階段。我們的太陽，也會在經歷幾十億年的時間之後變成一顆紅巨星，並擴張吞沒其內行星。紅色巨星的直徑，達到1億至10億公里，這個直徑是如今太陽的100至1000倍。但是，因為能量分布在更大的區域，所以其表面溫度實際上更低，僅達到2200至3200攝氏度，略高於太陽的一半。

雖然名稱為紅巨星，但這樣的溫度變化，會導致恆星在光譜的較紅部分發光，儘管它們的外觀通常更為鮮豔。作為紅巨星，是恆星花費了大約幾千到十億年的時間，才最終將核心中的氦耗盡，並融合停止。當恆星再次收縮，直到新的“氦殼”到達核心，核心繼續崩潰。部分的小星星以緊湊的白矮星結束生命。而更大質量的恆星的材料則會向內落入，直到恆星最終成為超新星，在戲劇性的火熱死亡中，吹走了氣體和塵埃。

超新星對太陽系的起源有貢獻嗎？

一顆超新星能夠在太陽系的起源過程中起到怎樣的作用？這是科學界非常熱門的一個問題。一直以來，科學家們不知道到底有多少塵埃是來自恆星，在超新星或星際介質附近有多少形態。而這項研究，則展示了在實驗室中，如何密切分析太空中的材料。這次的研究更強化了“我們都是由星塵構成”的概念，如果用一種更確切的語言來表達，那麽就是我們的原子都來自於恆星中的物質。

科學家們進行了這些塵埃的近距離研究，通過測量這些前太陽顆粒、或在太陽存在之前產生的顆粒，並從中發現了鎂的含量。這個結果充分表明，有一小部分塵埃是不可能由紅色巨星產生的，所以它們必須來自超新星爆炸。在研究中，科學家們也通過技術得到了越來越多的細節，才得以看到更小的顆粒。

可為太陽系起源提供線索的星塵

在太陽系的材料構成中，除了氫和氦這兩個部分以外，其他材料都必須來自恆星。只有當我們了解其中的細節，比如，究竟是什麽類型的恆星貢獻出了這些東西，這對我們了解宇宙的演變有很大的幫助作用。與此同時，這些數據也有益於未來需要進行的研究。

那些高於預期的超新星塵埃百分比，能夠幫助科學家們、解釋其他研究中太陽系的重要元素成分。早在2004年，曾有觀點表明太陽系穀物90%都來自低質量恆星，而不是轉向超新星恆星。而這項新的研究卻證明了這個觀點並不正確，雖然爆炸的恆星，可能會產生比我們預期更多的行星形成元素，這個研究結果，對於太陽系的起源提供了更多的線索。

超新星之恆星爆炸的偉大形象

在利用“斯皮策太空望遠鏡”深度野外調查搜索天空黑洞的同時，科學家發現了一顆巨大的超新星，它被自己的塵埃所淹沒。在這位藝術家的渲染中，氣體和塵埃的外殼在幾百年前從恆星爆發 ，並且掩蓋了其內部的超新星。在遙遠的星系中發生的這一事件，暗示了我們銀河系中最亮恆星系統可能面臨的未來。

而RCW 86則結合了來自四個不同空間望遠鏡的數據，創建了一個多波長視圖，記錄了最古老的超新星實例遺留物。後來，模擬超新星開始由超級計算機創建，旨在發現核心坍縮超新星背後的機制、或短壽命大質量恆星的暴力死亡。顯示了超新星核心中的熵值，以及分配給不同熵值的不同顏色和透明度。通過有選擇地調整顏色和透明度，科學家可以剝離外層並看到三維體積內部的值。