探测到超新星残骸仙后座A一种重要的钛在大质量恒星的“燃料耗尽”内爆后形成
据cnBeta：外媒报道，天文学家利用钱德拉X射线天文台探测到超新星残骸仙后座A（Cas A）中的一种重要的钛。据预测，这种钛会在大质量恒星的“燃料耗尽”并内爆之后，在驱动其爆炸的气泡中形成。对这种钛的探测为计算机模拟中研究的一类超新星爆炸提供了强有力的支持。该结果使用了2000年至2018年期间对仙后座A进行的为期18天的钱德拉观测。这个新结果可能是了解一些巨大的恒星如何爆炸的重要一步。
这张新图片中的不同颜色主要代表钱德拉在仙后座A中检测到的元素：铁（橙色）、氧（紫色）以及与镁相比的硅的数量（绿色）。美国宇航局的NuSTAR望远镜之前在更高的X射线能量下探测到的钛（浅蓝色）也被显示出来。这些钱德拉和NuSTAR的X射线数据被叠加在哈勃太空望远镜（黄色）的光照图像上。
当一颗大质量恒星的核动力源耗尽时，其中心会在重力作用下坍缩，并形成一个叫做中子星的致密恒星核心，或者更少的时候，形成一个黑洞。当中子星产生时，坍塌的大质量恒星的内部会从恒星核心的表面反弹出来，使内爆发生逆转。
来自这一灾难性事件的热量产生了一个冲击波--类似于超音速喷气机的音爆--在注定要毁灭的恒星的其余部分向外扩散，在途中通过核反应产生新元素。然而，在这个过程的许多计算机模型中，能量很快就损失了，冲击波向外的旅程停顿下来，阻止了超新星的爆炸。
最近的三维计算机模拟表明，中微子--质量非常低的亚原子粒子--在创造中子星的过程中驱动气泡，加速离开爆炸的中心。这些气泡继续推动冲击波前进，引发超新星爆炸。
这项新的钱德拉研究报告说，指向远离爆炸地点的手指状结构，在右下方，含有钛和铬，与看到的橙色的铁碎片相吻合。钱德拉发现的钛是一种稳定的同位素，这意味着它的原子所含的中子数量意味着它不会通过放射性改变成另一种更轻的元素。之前用NuSTAR在Cas A中探测到的钛是一种不稳定的同位素，它在大约60年的时间范围内转变为钪，然后是钙。图中没有显示钱德拉发现的稳定钛同位素。
在核反应中产生铬和稳定钛所需的条件，如温度和密度，与驱动爆炸的三维模拟中的气泡相匹配。
这项新研究有力地支持了中微子驱动爆炸的观点，以解释至少一些超新星。
仙后座A位于我们的银河系中，距离地球约11000光年，它是银河系内中已知的最年轻的超新星遗迹之一，年龄约为350年。天文学家使用了2000年至2018年期间对仙后座A进行的超过150万秒，或超过18天的钱德拉观测时间来进行这项研究。
描述这些结果的论文发表在2021年4月22日的《自然》杂志上。这篇论文的作者分别是Toshiki Sato（日本立教大学）、Keiichi Maeda（日本京都大学）、Shigehiro Nagataki（日本理化学研究所先锋研究小组）、Takashi Yoshida（京都大学）、Brian Grefenstette（加州理工学院）、Brian J.Williams（NASA戈达德太空飞行中心），Hideyuki Umeda（东京大学），Masaomi Ono（日本理化学研究所先锋研究小组），Jack Hughes（新泽西州立罗格斯大学）。
