在超新星暴的“废墟”中发现元素钴

俄罗斯天体物理学家在一处超新星暴遗址发现了放射性元素——钴，莫斯科国立大学物理学与技术研究院（MIPT）的天体物理学家组成了一支科学团队，在观测一颗超新星大爆炸的过程中，他们发现了极有科学价值的钴元素，这一发现支持了目前流行的超新星大爆炸理论。科学团队的观测结果与理论预期相符合，从而为超新星大爆炸理论提供了强有力的证据，新一期的《自然》杂志发表了俄罗斯科学家的研究成果，俄罗斯科学院空间研究院的尤金·丘拉佐夫、赛奇·萨索诺夫为文章的共同作者，他们详细分析了INTEGRAL伽玛——射线轨道望远镜收集的观测数据，望远镜被用于探测放射性同位素钴—56（56CO）。

放射性元素56CO的半衰期为3534天，存活时间为77天，钴—56在普通的物理条件下几乎不能生成，然而，超新星暴创造了特殊的物理条件，首先是在超新星内部发生巨大的热核爆炸，短生命周期的钴元素以大数量级的方式制造出来。科学家在超新星SN2014J内发现了放射性的元素钴，超新星SN2014J距离我们的地球有1100万光年。

天体物理学家过去从未看到类似的光谱线，他们在1100万光年的距离上记录了十分稀少的超新星暴事件，相对于银河系的尺度，1100万光年覆盖了一个很大的距离范围，银河系直径大约为10万光年。恒星间距离短到了几个光年。1100万光年对星系间的尺度而言，仅是一个相对短的距离，天文学家发现了数百个星系的半径达到了1000万光年。SN2014J之类的超新星暴在我们的银河系每隔几个世纪就要发生一次，最近一次在银河系发生的此类超新星暴定格在了1606年。

2014年1月21日，英国伦敦大学学院的天文学家史蒂夫·佛西和一组学生记录了超新星SN2014J的大爆发，它位于星系M82。佛西通报了SN2014J大爆发事件，几家天文台即刻进行了跟踪观测，其中包括俄罗斯的INTEGRAL伽玛—射线轨道望远镜，研究人员用了100万秒观测时间的额度，观测成果为辐射亮度随时间的变化提供了数据。按照之前建立的理论模型，超新星在爆发之后形成了残余物，在爆发之后的数十天，超新星还不能释放伽玛射线，这是由垂死恒星的外壳区域不透明造成的结果，当巨大恒星的外层变得足够稀薄时，它们将会释放伽玛射线，这一时期的放射性元素镍—56在超新星爆炸期间会被合成出来。元素镍——56的半衰期只有10天时间，研究人员检测到了元素镍的光谱线。

物理学光谱分析的核心方法没有什么不同，无论什么性质的辐射都适用于光谱学分析，研究人员首先要绘制可见光、X—射线、甚至无线电波的光谱图，确定光的强度和频率或确定光的强度与波长的相互关系，而波长与频率呈反比例关系。光谱曲线形状显示了辐射源和辐射穿越空间环境的性质，光谱曲线的顶点符合特定的事件，好似原子谱线显示了能量子的发射和吸收，发射线和吸收线实际上反映了原子能量层级的跃迁，在原子能级转化的过程中，电子从一个能量的层级转移到另一个能量的层级。

在元素钴—56能量层级的转化过程中产生能量的剩余，溢出的能量以伽玛射线的形态向外释放，总的释放能达到了847KeV或1257KeV，其它元素产生的辐射有不同的能量幅度，它们不可能与钴—56的辐射能量相互混淆。研究人员对INTEGRAL伽玛——射线轨道望远镜收集的数据进行了分析，在超新星SN2014J大爆发的过程中，相当于太阳质量60%的放射性元素钴将被制造出来，钴—56在时间进程中转化为最常见的铁的同位素56Fe，同位素Fe—56通常是在镍元素转化之中产生的，在超新星爆发的过程中，镍转化为钴，钴转化为铁。发现成果支持了之前超新星暴的理论模型，证实了我们居住的行星中的物质来源。地球含有大量的铁元素，地球物质来源于天文尺度的热核爆炸，俄罗斯科学家的发现证实了地球物质来源的天文学说。

（编译：2014-9-3）