臺北市立天文科學教育館

一種罕見的超新星，缺乏氫和氦，已知是許多金屬的來源。然而，這些金屬的源頭是從孤立的大質量恆星拋棄了它們的外殼，還是由一顆較小的伴星與它共同作用，始終未有定論。現在，由跨國的天文研究團隊發現，Ic型超新星的前身恆星並非全是巨大的孤獨天體，反而常與伴星形成雙星系統，對其爆炸的結果起到了決定性的作用。

Ic型超新星是由壽命走到盡頭的大質量恆星核心塌縮引發的，所有的氫都已經在恆星核心中轉化為較重的元素，當核心中的元素到達鐵頂峰時，融合反應停止。由於不再有足夠的能量釋放，向外的壓力下降，密集的核心在重力作用下劇烈塌縮，形成一顆超緻密的中子星或黑洞，外層則以強烈的爆炸噴射到太空中，並在這過程中鍛造出更重的超鐵元素。

Ic型超新星的神秘之處在於，它的外殼中沒有檢測到氫和氦，雖然這些元素在恆星核心中已耗盡，但仍應保存在恆星大氣中。針對這一問題，有兩種可能的解釋：第一種解釋是，這些恆星的質量約為太陽的20至30倍，質量如此之大，以至於會產生強大的恆星風，將氫和氦吹走；第二種解釋是，這些恆星有一顆伴星，這顆伴星會從質量在太陽8到15倍的恆星中吸取氫和氦。在這兩種情況下，氫和氦都會在超新星爆炸前被剝離，噴出物就會缺乏這些元素。

圖說：伴星可能把即將成為超新星的恆星吸走了大量氫和氦，而形成了Ic型超新星。

研究人員觀察了Ic型超新星噴發後遺留的分子氣體，並將其與II型超新星的分子氣體進行比較，結果顯示兩者遺留的氫量大略相同，這代表Ic型超新星的前身恆星實際上並非特別巨大。也就是說，最有可能的解釋是這些元素被雙星系統中的伴星吸收了，這顆伴星通常在超新星爆炸中倖存下來，但爆炸的衝擊力會將它拋射到太空中。研究顯示，與伴星有關的超新星爆炸產生的碳量是普通爆炸的兩倍，而碳是生命的基本構成元素之一，因此這一解釋也能幫助我們理解宇宙中許多元素的來源，並根據這些資料調整Ic型超新星對宇宙碳含量的貢獻，研究人員還希望對更多超新星殘骸進行研究，以進一步探討這些前恆星的演化歷程，該項研究發表在《自然．通訊》。（編譯／許晉翊）

資料來源：Science Alert