編譯/于巧峰

大部分地球生命所必需的元素來自哪里？答案是來自恒星的大火爐以及一些標(biāo)志著恒星生命結(jié)束的大爆炸。因此，長(zhǎng)期以來天文學(xué)家一直在研究爆炸的恒星及其遺跡（被稱為“超新星遺跡”），以便更好地理解恒星是如何產(chǎn)生并傳播在宇宙中探測(cè)到的眾多元素的。

由于其獨(dú)特的進(jìn)化地位，仙后座A是科學(xué)界最為深入研究過的超新星遺跡之一。美國(guó)航空航天局錢德拉X射線天文臺(tái)的一幅新圖像顯示了其爆炸遺跡中不同元素的分布：硅（紅色）、硫（黃色）、鈣（綠色）和鐵（紫色）。這些元素中的每一種都在狹窄的能量范圍內(nèi)產(chǎn)生X射線，使得天文學(xué)家可以創(chuàng)建其分布圖，而爆炸的爆炸波看上去是藍(lán)色的外環(huán)。

“錢德拉”等X射線望遠(yuǎn)鏡對(duì)于研究超新星遺跡及其產(chǎn)生的元素十分重要，因?yàn)檫@些活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生極高的溫度——高至數(shù)百萬攝氏度，甚至在爆炸后數(shù)千年仍是如此。這意味著包括仙后座A在內(nèi)的許多超新星遺跡在其他類型的望遠(yuǎn)鏡無法探測(cè)到的X射線波段上發(fā)光最為強(qiáng)烈。

錢德拉項(xiàng)目銳利的X射線視力使得天文學(xué)家可以收集有關(guān)像仙后座A那樣的天體產(chǎn)生的元素的詳細(xì)信息。這一項(xiàng)目由位于亞拉巴馬州亨茨維爾的美國(guó)航空航天局馬歇爾太空飛行中心負(fù)責(zé)管理，由位于馬薩諸塞州劍橋的史密森天體物理觀測(cè)站控制其科學(xué)研究活動(dòng)和飛行操作。通過這一項(xiàng)目，科學(xué)家不僅能夠識(shí)別存在的許多元素，還能識(shí)別出每種元素中有多少被傳播到了星際空間中。

“錢德拉”的數(shù)據(jù)表明，產(chǎn)生仙后座A的超新星爆發(fā)出大量的關(guān)鍵宇宙成分。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，仙后座A已經(jīng)散播了大約10 000個(gè)地球質(zhì)量的硫、大約20 000個(gè)地球質(zhì)量的硅以及大約70 000個(gè)地球質(zhì)量的鐵。此外，還有高達(dá)100萬個(gè)地球質(zhì)量的氧氣從仙后座A擴(kuò)散入太空，約相當(dāng)于太陽質(zhì)量的3倍。（即使氧是仙后座A中最豐富的元素，但與圖中所示的其他元素不同，它的X射線分布在很寬的能量范圍內(nèi)，無法在這個(gè)圖像中單獨(dú)顯現(xiàn)出來。）

除了這張新的“錢德拉”圖像中顯示出的元素之外，天文學(xué)家還在仙后座A中發(fā)現(xiàn)了其他元素。通過使用各種望遠(yuǎn)鏡觀察電磁波譜的不同部分，碳、氮、磷和氫也已被檢測(cè)到。結(jié)合對(duì)氧的檢測(cè)，就意味著制造DNA的所有元素，即攜帶遺傳信息分子的所有元素，都在仙后座A 中找到了。

氧是人體中最豐富的元素（約占人體質(zhì)量的65%），鈣有助于形成和維持健康的骨骼和牙齒，而鐵是身體中攜帶氧氣的紅細(xì)胞的重要組成部分。太陽系中的所有氧氣都來自大質(zhì)量恒星的爆炸，大約50%的鈣和約40%的鐵也來自這些爆炸，而質(zhì)量較小的白矮星的爆炸促成了這些元素的平衡。

雖然確切的日期尚未確定，但許多專家認(rèn)為，創(chuàng)造了仙后座A的恒星爆炸發(fā)生在地球時(shí)間1680年左右。天文學(xué)家估計(jì)，在爆炸之前，這顆劫數(shù)難逃的恒星的質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的5倍，而其生命之初的質(zhì)量估計(jì)為太陽質(zhì)量的16倍。在爆炸前的數(shù)十萬年時(shí)間里，這顆恒星大約2/3的質(zhì)量被強(qiáng)烈的宇宙風(fēng)吹散了。

在其生命的早期，這顆恒星就開始通過核聚變將其核心中的氫和氦融合成較重的元素。在這一過程中，聚變產(chǎn)生的能量平衡了恒星對(duì)重力的作用。這些反應(yīng)一直持續(xù)到在恒星的核心形成鐵。此時(shí)，進(jìn)一步的核聚變將消耗而不是產(chǎn)生能量，因此引力使得恒星內(nèi)爆并形成密集的恒星核心，即中子星。

內(nèi)爆之后產(chǎn)生巨大爆炸的原因是復(fù)雜的，這是一個(gè)需要深入研究的主題。但最終，中子星外面不斷下落的物質(zhì)在其被超新星爆發(fā)向外排出時(shí)被進(jìn)一步的核反應(yīng)所改變。

錢德拉X射線望遠(yuǎn)鏡于1999年升入太空以來，對(duì)仙后座A進(jìn)行了反復(fù)觀測(cè)，收集到大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)集揭示了有關(guān)仙后座A中的中子星的新信息、爆炸的細(xì)節(jié)以及碎片如何被拋入太空的具體情況。