一項新的研究發現，瀰漫在銀河系中的大部分反物質可能來自已死亡恆星碰撞後的殘骸。
研究人員表示，這項工作可能解開一個存在了 40 年的天體物理學謎團。
對於每個普通物質粒子，都存在一個 反物質對應物，它具有相反的電荷，但質量相同。例如，帶負電的電子的反粒子是帶正電的正電子。[反物質會為第一艘星際飛船提供動力嗎？]
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當粒子與其反粒子相遇時，它們會互相湮滅，釋放出能量爆發。一克反物質湮滅一克物質釋放的能量大約是投擲在日本廣島的核彈的兩倍。
40 多年前，科學家首次探測到，當正電子湮滅時釋放出的那種伽馬射線正從銀河系周圍發射出來。他們的發現表明，每秒有 10^43 個正電子（即 1 後面有 43 個零）在銀河系中湮滅。奇怪的是，大多數這些正電子是在銀河系的中心隆起中探測到的，而不是在其外盤中，儘管隆起所容納的質量不到銀河系質量的一半。
這些正電子可能來自恆星合成的放射性物質。然而，幾十年來，研究人員一直未能確定一種能夠產生如此大量反物質的恆星型別。這導致了一些建議，認為許多正電子可能起源於奇異的來源，例如被認為存在於星系中心的超大質量黑洞，或者來自 暗物質粒子相互湮滅。
“這些正電子的起源是天體物理學中一個存在了 40 年的謎團，”這項新工作的主要作者、堪培拉澳大利亞國立大學的粒子天體物理學家羅蘭·克羅克 (Roland Crocker) 說。這項新研究表明，一種超新星——來自恆星的災難性爆炸——可能產生先前研究看到的巨量正電子，並解釋了探測到它們的星系位置。
“你不需要像暗物質這樣的任何奇異的東西來解釋正電子，”克羅克告訴 Space.com。
科學家們專注於一種稱為 SN 1991bg 型超新星，這種超新星已在其他星系中被探測到。與大多數超新星不同，後者可以短暫地超過其星系中所有其他恆星的光芒，但這種超新星不會產生太多可見光，而且相當罕見，這就是為什麼它在銀河系中避免被探測到的原因，克羅克說。
先前的研究表明，這些昏暗的超新星發生在兩顆白矮星合併時。白矮星是超高密度的、地球大小的死亡恆星核心，當恆星耗盡燃料並失去外層時，它們就會被遺留下來。包括太陽在內的大多數恆星有一天都會變成白矮星。
具體而言，人們認為這些微弱的超新星發生在兩顆低質量白矮星——一顆富含碳和氧，另一顆富含氦——猛烈撞擊在一起時。儘管這種超新星比標準超新星更罕見，但它們會產生大量的放射性同位素，稱為鈦-44，它會釋放出天文學家探測到的在銀河系中飛馳的正電子。
這項新工作表明，這些超新星可能足以產生所有無法解釋的正電子，從而解開這個銀河系範圍的謎團。
大多數超新星發生在年輕、大質量恆星死亡時，而 SN 1991bg 型超新星則出現在富含 30 億至 60 億年老恆星的星域中。這種年齡差異可以解釋為什麼先前探測到的正電子主要在銀河系中心隆起中被發現，而銀河系中心隆起的老恆星比例高於銀河系外盤。
克羅克說，其他來源可能貢獻了一些先前工作探測到的正電子。儘管如此，“鑑於 SN1991bg 型超新星基本上可以解釋整個正電子現象學，因此它們不是必需的，”他說。“最新的資料顯示，有一個正電子源與星系的中心非常接近，”克羅克補充道。“在我們的模型中，這被解釋為由於分佈在大約 200 秒差距 [650 光年] 尺度上的銀河系超大質量黑洞周圍的老恆星造成的，但黑洞本身也是一個有趣的替代來源。”
科學家們在 5 月 22 日線上發表在《自然·天文學》雜誌上的 他們的發現 中詳細介紹了這些內容。
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