从2023ufx到CEJSNe：揭秘宇宙重元素的诞生

从2023ufx到CEJSNe：揭秘宇宙重元素的诞生

2023年，天文学家发现了一颗不同寻常的超新星——2023ufx。这颗超新星位于附近一个矮星系的边缘，是迄今为止发现的金属丰度最低的超新星。这一发现不仅为天文学家提供了一个窥探宇宙早期状态的窗口，也揭示了恒星内部核聚变过程的惊人细节。

恒星，包括我们的太阳，其核心都在进行着一场持续不断的“炼金术”。在极高温度和压力下，氢原子核发生聚变反应，生成氦原子核。这一过程会损失部分质量，并根据爱因斯坦的质能方程（E=mc²）释放出巨大能量。这些能量最终以电磁波的形式向外传递，其中可见光就是我们肉眼能够观测到的部分。

但是，恒星内部的核聚变并不止步于氦。随着恒星的演化，其核心温度和压力逐渐升高，更重的元素开始形成。从碳、氧到硅，直到铁，这些元素都是在恒星内部通过核聚变反应产生的。然而，当恒星核心达到铁时，情况发生了变化。铁的核聚变反应不再释放能量，而是需要吸收能量。这最终导致恒星核心崩溃，引发一场壮观的超新星爆炸。

超新星爆炸是宇宙中最壮观的事件之一。在爆炸过程中，恒星内部产生的大量元素被抛射到宇宙空间中。这些元素不仅包括铁之前的轻元素，还包括许多更重的元素，如金、银、铅等。这些重元素是在爆炸过程中通过快速中子俘获过程（r-过程）产生的。

2024年，中国科学院近代物理研究所的金世伦博士及其合作者提出了一种新的超新星模型——公共包层喷流超新星（CEJSNe）。这种模型可以解释比镧系元素更重的元素的产生，为理解宇宙中最重元素的起源提供了新的线索。

在CEJSNe模型中，一颗大质量双星系统的晚期阶段，一颗红超巨星膨胀并吞噬了伴星——一颗中子星。中子星在红超巨星的包层中螺旋向内运动，最终进入其核心。在那里，中子星通过吸积盘以极高速率吸积物质，产生的高能密集喷流为r-过程核合成提供了理想条件。

研究发现，CEJSNe可以产生目前所有r-过程情景中最多的重元素，特别是比镧系元素更重的元素。这一发现意味着，宇宙中最重的元素可能并非仅由中子星合并产生，而是有多种天体物理过程共同作用的结果。

随着技术的进步，天文学家能够观测到更遥远、更古老的天体。例如，NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜已经帮助科学家发现了更多低金属丰度的星系。这些发现不仅加深了我们对宇宙的理解，也引发了公众对天文学的极大兴趣。

正如俄亥俄州立大学的迈克尔·塔克所说：“如果你想知道银河系是如何形成的，你需要了解第一批爆炸的恒星如何为下一代恒星播种。理解这一点可以为科学家提供一个很好的例子，说明那些最初的天体是如何影响它们周围的环境的。”

通过不断的研究和观测，我们正在逐步揭开宇宙的神秘面纱，了解那些构成我们周围世界的元素是如何在恒星的生命周期中产生的。这些发现不仅让我们对宇宙有了更深的认识，也让我们意识到，我们每个人都是由“恒星物质”构成的，与宇宙有着不可分割的联系。