天文學家發現大質量恆星內部的氖，可以“吃掉”消耗核心中的電子，這一過程被稱為電子俘獲，這一過程會導致恆星坍縮成中子星併產生超新星。科學家感興趣的是：研究質量範圍在8到10個太陽質量範圍內的恆星最終命運。這個質量範圍很重要，因為它包括恆星是具有足夠大的質量以經歷超新星爆炸形成中子星，還是具有較小質量以形成白矮星而不會成為超新星之間的界限。
一顆8到10個太陽質量的恆星通常形成一個由氧、鎂和氖組成的核心。核心含有豐富的電子簡併，這意味著在一個高密度核心中有豐富的電子，其能量足以維持核心免受重力的影響。一旦核心密度足夠高，電子就會被鎂消耗，然後被氖“吃掉”消耗，這也是在恆星核心內部發現的。過去的研究已經證實，一旦核心質量增長到接近錢德拉塞卡爾的極限質量，鎂和氖就會開始吞吃電子，這個過程被稱為電子捕獲。
圖示：藝術印象圖展示了一條想象中的氖足球魚是如何蠶食星恆星核心內的電子
但關於電子捕獲是否會導致中子星的形成，一直存在爭議。一個由多機構組成的研究小組，研究了一顆8.4倍太陽質量的恆星演化過程，並對其進行了計算機模擬，以找到答案。研究使用最新密度相關和溫度相關的電子捕獲率數據，模擬了恆星核心的演化，這是由電子簡併對恆星自身引力壓力的“抗拒”。由於鎂和主要是氖吃掉了電子，電子數量減少，核心迅速縮小。
電子俘獲也釋放出熱量，當堆芯中心密度超過10^10g/cm^3時，堆芯中的氧開始燃燒堆芯中心區域的物質，使它們變成鐵、鎳等鐵族核。溫度變得如此之高，以至於質子自由逃逸，然後電子變得更容易被自由質子和鐵基原子核俘獲，密度如此之高，以至於核心坍塌而不會產生熱核爆炸。在新的電子捕獲速率下，發現氧燃燒發生在稍微偏離中心的位置。然而，坍塌形成了一顆中子星，並導致了超新星爆炸，表明可能會發生電子俘獲超新星。
圖示：蟹狀星雲，1054年超新星的遺蹟(SN1054；由中國、阿拉伯等古代天文學家觀測到；Nomoto等人(1982)提出SN1054可能是由一顆初始質量約為太陽九倍的恆星電子俘獲超新星造成。
在一定質量範圍內，具有8到10個太陽質量的恆星，會由於恆星風質量的損失而形成由氧、鎂、氖組成的白矮星。另一方面，如果恆星風的質量損失很小，恆星就會經歷電子俘獲超新星，就像上述在模擬中發現的那樣。研究小組認為，電子捕獲超新星可以解釋1054年記錄形成蟹狀星雲的超新星性質，其研究成果發表在《天體物理學》期刊上。
圖示：(A)星核含有氧、氖和鎂，一旦核心密度變得足夠高；(B)鎂和氖就開始吞噬電子並導致恆星坍塌；(C)然後氧氣燃燒被點燃，併產生鐵基原子核和自由質子，它們吞噬越來越多的電子，以促進核心的進一步坍塌；(D)最後，外層成超新星爆炸，坍塌的核心成為中子星。
博科園｜研究/來自：東京大學
參考期刊《天體物理學》
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