南極洲發現來自遠古超新星的塵埃,問題它是怎麼來的?

萬物最終都將走向消亡,即便是壽命尺度遠超人類的恆星也不例外。

在恆星的最後階段,它將用一種非常特別的方式告別這個宇宙——爆炸。這種爆炸度極其明亮,過程中所突發電磁輻射經常能夠照亮其所在的整個星系,並可持續幾周至幾個月(一般最多是兩個月)才會逐漸衰減變為不可見。在這段期間內一顆超新星所輻射的能量可以與太陽在其一生中輻射能量的總和相媲美。

南極洲發現來自遠古超新星的塵埃,問題它是怎麼來的?

因此,如果你在晴朗的夜空用天文望遠鏡遙望天外,一顆耀眼的星突然出現在夜空的一角——幾個小時前它還不在那裡,而現在它就像燈塔一樣明亮—— 這顆亮星並不是一顆真正的恆星,至少現在已經不是了。這個閃耀的光點是一顆恆星走到生命盡頭時爆炸形成的,也就是超新星。

爆炸後,恆星解體為一團向四周膨脹擴散的氣體和塵埃的混合物,最後結束恆星的演化史,彌散為星際物質,這些物質如同蒲公英般散落進宇宙的各個角落,甚至有可能飄到地球。

南極洲發現來自遠古超新星的塵埃,問題它是怎麼來的?

近日,科學家們在德國科恩南極考察站附近發現含有Fe-60同位素的塵埃,它通常由超新星爆發釋放,但幾乎不存在於地球上。

為了收集這些太空塵埃,科學家分析了南極洲高海拔地區、德國科恩南極考察站附近超過500公斤的表層雪。在這塊區域內的雪,被地球灰塵汙染的可能性最小。

隨後,研究人員將這些樣品送到位於德國慕尼黑的實驗室。他們將這些冰雪樣品融化後,過濾並獲得含有微量物質的太空灰塵顆粒。當科學家用量子加速器對這些灰塵中的粒子進行檢測時,發現了罕見的Fe-60同位素——一種來自超新星的元素。

南極洲發現來自遠古超新星的塵埃,問題它是怎麼來的?

為了鑑定這些太空塵埃是否來源於遙遠的超新星,科學家首先需要排除塵埃來源於太陽系的可能。從行星和其他星體上脫落的輻射性塵埃也會含有Fe-60同位素,但它們暴露在宇宙射線中時,還會產生另一種同位素Mn-53。研究人員將從南極洲採集的塵埃中Fe-60同位素和Mn-53同位素的含量進行比較,結果顯示Mn-53的含量很低,因此不可能來自行星或其他星體的脫落。

之前,科學家僅在遠古海洋的沉積物中或來自太空的岩石中,發現過Fe-60同位素。最近,在一項發表於《物理評論快報》網頁版的研究中,科學家表示,“這種同位素還存在於隕石或者月球上。當排除地球來源和可能的宇宙來源之後,我們可以認為第一次在南極洲發現的Fe-60同位素,來自於一顆數百萬年前誕生的超新星。”這些來自恆星爆炸的古老痕跡,有望成為了解宇宙結構、演化的線索。

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