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在自然界中,唯一能产生这些超重元素的地方是超新星内部。超新星是某些恒星死亡之前的一次大爆炸,它释放的能量是如此之大,可以与恒星一生缓慢燃烧释放的能量相当。爆炸产生的难以置信的高温高压,为超重元素的合成创造了条件。
考虑到这一点, 2017年有天文学家提出,也许普兹比斯基恒星附近曾经有一颗超新星,其爆炸产生的冲击波可能携带了数量可观的超重元素到普兹比斯基恒星上。这些超重元素在缓慢衰变,而衰变产物就是锕系元素(如锿)。虽然锿本身衰变很快,但超重元素衰变很慢,所以恒星大气中的锿总能得到补充。这个道理就好比一个水池,尽管水从出水口流出很快,但只要始终有涓涓细流流入,那么池子里就会始终有水流过。
这个解释很漂亮,但也有天文学家提出警告:普兹比斯基恒星中是否真的有锿元素,还需要进一步核实。理由是,这颗恒星的表面温度在6600K左右,比大多数恒星都高。在这种条件下,其大气层中的原子外层电子被剥离,变成了离子。它们发射的光谱就不再是我们平常所熟悉的原子光谱,而是离子光谱了。离子光谱是相当复杂而紊乱的,靠它来识别元素很不容易,所以很可能是一种普通元素被我们误认成了锿。
拒绝死亡的恒星
每一天都有恒星在宇宙的某处把自己炸成碎片,这就是前面提到过的超新星爆发。超新星爆发是大质量恒星生命旅程的最后一幕,只有当恒星内部核反应燃料耗尽时才会发生。既然如此,这种事情对于任何一颗恒星,一生都只能发生一次。你能想象,一颗恒星一次又一次超新星爆发吗?
可是,还真是有一颗死了一次又一次的恒星。这颗名为iPTF14hls的超新星发现于2014年。在随后将近两年的时间里,天文学家目睹它爆发不下于5次,而且从天文台的存档中查出,它可能早在1954年就已经在爆发了,只是当时没引起人们注意。这样看来,它就像传说中的凤凰,不断地涅槃,然后浴火重生。
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不过,正当大家逐渐习惯了它一次次的死亡表演时,这颗超新星最近却突然失踪了。是它最后一次总算玩了真格?还是跟我们又玩起了捉迷藏游戏?目前无人能知。
也许最奇怪的是,对这颗恒星的光谱分析表明,每次爆发它都是一颗完全正常的、似乎刚刚才爆发的超新星。
对此现象,目前还没有确凿的解释。最好的猜想是,这颗恒星非常巨大,其内部温度之高,足以形成反物质(在实验室中,需要把粒子加速到极高能量,相互碰撞,才能产生反物质粒子)。物质与反物质相互湮灭,从而引发了爆炸。这一过程在过去发生过好几次,但因为反物质毕竟远远少于物质,每次爆发都没有导致恒星彻底毁灭。而且,正反物质湮灭之后,完全转化成了光子,没有合成任何新的元素。换句话说,没有任何历史的痕迹遗留下来,所以从光谱上看,每一次爆发都像一次全新的开始。
比宇宙还古老的恒星?
有一颗恒星似乎比宇宙还古老,除非宇宙比我们想象的更古老。
HD 140283距离地球约200光年,几乎全部由氢和氦构成。这表明,它是最早形成的恒星之一,因为大爆炸之初,宇宙中只有这两种元素,其他重元素(比氢、氦原子序数大的元素)都是后来合成的。所以,恒星中重元素的含量可以揭示它们大致的年龄。
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据估计,HD 140283的年龄约为144.6亿年。而且因为它含有少量重元素,所以可以肯定它还不属于第一代恒星。这样推算,宇宙的年龄比144.6亿年还大。可是,我们从宇宙学标准模型推算出来的宇宙年龄是大约138亿年。于是,出现这样一个哭笑不得的结论:恒星HD 140283的年龄比宇宙还大!
所以,要么是用来计算宇宙年龄的宇宙学标准模型错了,要么是用来计算恒星年龄的天体物理学理论错了。所有这一切都表明,我们对宇宙早期的了解是多么的少。
大至可吞没木星的恒星
在决定谁是银河系中最大的恒星时,有一些巨大的竞争者。2013年,天文学家测量了三颗红色超巨星。他们发现,这三颗恒星都比太阳大1000倍。最终,冠军是UY Scuti。
UY Scuti实际上是一颗超级巨恒星,据估计它比太阳大1708倍。如果它在我们的太阳系取代太阳,其半径将跨越木星轨道,涵盖土星轨道的大部分。论亮度,UY Scuti是太阳的30万倍。