為什麼超新星不爆炸

大大夜神

在銀河系某處，一顆大質量老恆星即將以非常特別的方式死去。當其核心的核融合燃料用罄，失去了熱壓力的支撐，會因恆星自己本身的強大重力而開始向內塌縮，又由此點燃新一波核融合反應，逼近強烈爆發的邊緣。然後結果....居然啥事都沒發生！        　　這是近幾十年來，天文物理學家以超級電腦模擬的結果。許多目前已知最佳的超新星電腦模擬都無法「製造」超新星爆炸。在模擬的最後階段，重力戰勝一切，這顆大質量恆星的結局只是單純的向內塌縮而已，並沒有發生超新星爆炸。顯然，物理學家們必定遺漏的某些關鍵之處。
        　　加州理工學院（California Institute of Technology）天文物理學家Fiona Harrison表示：「我們還不太瞭解大質量恆星究竟如何發生超新星爆發。」想搞清楚到底發生了什麼，最直接的途徑就是檢視一顆真正的超新星正在爆發當時的恆星內部。不過，這是不可能的。所以Harrison等人退而求其次，想利用美國航太總署（NASA）新發射的NuSTAR太空望遠鏡（Nuclear Spectroscopic Telescope Array，核子光譜望遠鏡陣列）審視超新星剛爆炸後沒多久的殘骸特性。
        　　NuSTAR太空望遠鏡於2012年6月13日，由飛馬座XL火箭（Pegasus XL rocket）搭載升空，是第一架能偵測極高能X射線的太空望遠鏡，其影像約比先前其他高能X射線望遠鏡還銳利約100倍左右。一旦NuSTAR完成檢測並進入正式運作模式，科學家將可利用它仔細研究超新星，查探整個超新星殘骸中各種不同元素向外擴散的模式，藉此反推爆炸當時的狀況。
        　　天文學家最感興趣的元素之一是鈦-44（titanium-44）。得在特定的能量、壓力和原始物質綜合之下，才能製造出這個鈦金屬的同位素。而這種各特定條件可綜合之處，又只能發生在核塌縮恆星的內部特定深度之處；在此深度以下，便會受制於重力而向內塌縮成黑洞；在此深度以上，則會隨爆炸威力而向外飛散。鈦-44就在這麼特別的臨界面上誕生。
        　　因此如果能瞭解鈦-44在超新星殘骸中的散佈狀況，就能進一步瞭解超新星爆炸當時，這個臨界面上發生了什麼事。如此一來，科學家便能找出電腦模擬程式的錯誤之處在哪裡。
        　　有些科學家相信電腦模型太過對稱。直到最近，即使在威力強大的超級電腦協助下，科學家還是只能模擬一維的的恆星薄層，然後假設恆星的其餘部分的行為都與此薄層類似，換言之，就是所有徑向方向的爆炸都相同。
        　　可是，如果這種假設其實是錯的呢？Harrison表示：「不對稱性（asymmetry）可能就是關鍵所在。」在一個不對稱塌縮狀態中，可能發生即使幾乎其他地方都在向內塌縮，可是就是有某些地方向外的推力可以突破重力而將物質向外拋出的狀況。事實上，就在最近，有些二維模擬結果顯示不對稱性可能可協助解決「不爆炸的超新星（non- exploding supernova）」之謎。
        　　如果NuSTAR太空望遠鏡發現鈦-44散佈得不均勻，就可證明超新星爆炸本身也是不對稱的。為了偵測鈦-44，NuSTAR必須聚焦在極高能X射線波段。鈦-44是放射性元素，當它衰變過程中會釋放能量為68keV（thousand electric volt，千電子伏特）的光子。現有的X射線太空望遠鏡，如NASA的錢卓X射線觀測衛星，最高僅能偵測到15keV的光子。

　一般光學透鏡也沒辦法捕捉X射線，因為透鏡折射X射線的角度非常小，小到跟沒折射一樣，因而無法成像。X射線望遠鏡的設計方式，與使用透鏡或面鏡製作的光學望遠鏡截然不同，而是用許多圓錐狀的同心殼層組合而成，正面看來，像是層層疊疊的洋蔥一樣。入射太空望遠鏡中的X射線沿著這些同心殼層之間行走，最後被導入到焦平面（focal surface）而成像。
        　　NuSTAR團隊耗費數年時間，仔細地製作NuSTAR太空望遠鏡，以便能得到高精度的X射線影像，且X射線能量可高達79keV左右。他們的努力，希望最終能解答「為什麼超新星不爆炸？」這個謎題。
        　　除了超新星爆不爆炸的問題外，其實NuSTAR還可研究黑洞、耀變星（蠍虎座BL型類星體，blazar）、波霎（快速自轉中子星，pulsar）、和其他更怪異的天體。經由NuSTAR揭開的高能宇宙，必定帶給科學家更多驚奇與震撼。

資料來源：

下載: 訪客無法瀏覽下載點，請先 註冊 或 登入會員

, 2012.06.15, KLC
臺北天文館之

下載: 訪客無法瀏覽下載點，請先 註冊 或 登入會員

...

瀏覽完整內容，請先 註冊 或 登入會員

榮弟

科學家的理論推演...也許現在的科技智慧無法突破盲點..
等到時機成熟..必然能一一解開宇宙奧秘

chengfir1

科技的進步為人類帶來了更多資訊的累積，雖然目前還無法得知宇宙間更多的秘密，但是有朝一日一定能解開宇宙奧秘。

wongwater

We look forward to seeing the super computers can finally create a supernova!!

judjkedi

真實的超新星會爆炸,只是電腦的計算模疑有盲點. 電腦模疑裡的超新星不會爆炸.

bekin

還是說,那只不過是外表看起來像爆炸,其實根本是兩回事?
普通的白矮星形成時,外頭也有一大圈氣體圍著.
超新星什麼的,會不會只是受到塌縮時振動的影響,
那些外圍散逸的氣團看起來像爆炸...@@?