这个毛绒绒的小球蕴含着宇宙的故事

一万多年前，我们银河系中的一颗恒星爆炸了。爆炸产生的光直到 1572 年才到达地球，当时天文学家第谷·布拉赫看到夜空中突然出现一道亮光，误以为是一颗新星诞生。我们现在知道，这次耀斑实际上是一颗白矮星的超新星爆发——恒星死亡时发出的剧烈爆炸性能量和物质波。近 500 年后，那次爆炸的痕迹仍然清晰可见——而且非常模糊。

上周，美国宇航局发布了第谷超新星遗迹（也称为“第谷”）的最新图像。这张照片由钱德拉X射线天文台拍摄，看起来有点像乳白色的蒲公英。

“你看这张照片，它看起来有点像棉花糖，”美国宇航局天文学家布莱恩·威廉姆斯说，他帮助拍摄了超新星遗迹的最新照片。科学家利用这些宇宙烟花来理解和测试超新星理论。威廉姆斯补充说，目前天文学家对超新星的形成方式以及爆炸的进展方式知之甚少。此外，了解爆发独特形状（被描述为“蓬松”和“块状”）的机制尤其令人困惑。

第谷超新星被归类为 1a 型超新星——它经历了一次大规模热核爆炸，释放出以每秒近 3100 英里的速度移动的冲击波。冲击波撞击附近的气体和尘埃，使空气和粒子温度上升数百万度。人眼无法察觉到任何这种活动，但这种活动在 X 射线照片中显得十分明亮（X 射线的能量高于可见光，往往来自极热的物体，如黑洞、星系团和超新星）。

吉尔斯·费朗 (Gilles Ferrand) 是一位利用数据构建超新星 3D 可视化的物理学家，他说，这张 Tycho 图像“在视觉上非常引人注目，而且具有科学意义”。“这不是我们第一次从 Tycho 获得图像。但这张图片中有一些有趣的新东西。”

那个“新”东西就是照片中心的蓝色和红色。照片中的大多数颜色——红色、黄色、青色、海军蓝、紫色和橙色——代表通过 X 射线望远镜观察到的不同能级（红色和黄色最低，橙色和紫色最高）。在这张 Tycho 的新照片中，科学家还能够分离和可视化一种特定元素：硅——中心的蓝色团块代表向我们移动的硅，红色代表远离的硅。

对于第谷残骸如何形成这些蓬松的球状物，科学家有两种可能的解释。第一种假设是，爆炸最初是圆形和平滑的，随着爆炸的扩大，流体不稳定性（空间中的粒子和爆炸产生的物质之间）导致了这些形状怪异的块状物。第二种可能性是，它从一开始就是块状的。在这种情况下，这颗垂死的恒星不仅经历了一次大爆炸，而是经历了多次。在第一个模型中，白矮星就像一颗核弹；在第二个模型中，它就像数百万根炸药。

科学家们利用威廉姆斯所说的“复杂图像分析技术”，检查了图像中的块状物和空洞的数量（查看它们出现的位置、不出现的位置以及它们的大小）。根据所有这些数据，他们能够绘制出这些块状物的数学地图。当天文学家将该地图与超新星模拟进行比较时，他们发现第二种情况更有可能发生——数百万根炸药同时爆炸。

这些团块富含铁和硅等重元素。根据科学家对宇宙形成过程的了解，这是有道理的。最初，这片广阔的宇宙仅由简单的轻元素组成，如氢和氦。大多数重元素形成于恒星内部，并在这些超新星爆炸期间合成。爆发还使它们飞遍整个星系。当下一代恒星形成时，它们就是由这些物质形成的。

“你听过那句名言‘我们都是由星尘组成的’吗？”威廉姆斯说。“这正是你现在所看到的。”