本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
天文學家重新審視了一顆古老的超新星，發現它在爆炸過程中由內向外翻轉。鐵通常在超新星遺蹟的中心形成，那是恆星死亡時產生的物質。但在仙后座A中，他們發現鐵反而位於外部。
這項分析也揭示了一種被稱為“中子星踢”現象的一些資訊，在這種現象中，超新星中形成的中子星在爆炸過程中會反衝。
仙后座A（或簡稱Cas A）是一顆核心坍縮超新星的結果，這是一種只有真正巨大的恆星才會經歷的恆星爆炸。它距離地球約11000光年，並在330年前爆炸，使其成為我們銀河系中第二年輕的超新星遺蹟。
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恆星以氫為燃料執行。當它們耗盡氫時，必然會發生變化。恆星的核心開始坍縮，並在坍縮過程中升溫。溫度的升高意味著恆星可以開始聚變氦。所有主序星（如我們的太陽）最終都會達到“紅巨星”階段。
但接下來會發生什麼取決於它們的大小。真正巨大的恆星，質量超過太陽的八倍，開始聚變更重的元素。它們燃燒碳、氧、氖和矽，核心每次都進一步坍縮，而外層則冷卻和膨脹。最終，留下一個鐵核。聚變鐵消耗的能量比產生的能量更多，因此聚變停止。
現在，由於沒有來自聚變的向外壓力，引力佔據主導地位，恆星開始坍縮。在大約一秒鐘內，恆星的核心從大致地球大小坍縮成中子星（直徑約15公里）或黑洞（理論上直徑為0公里）。構成核心的亞原子粒子被擠壓在一起。質子和電子變成中子和中微子。
這些中微子向外衝出，將下落的恆星層推回太空。這種中微子“反彈”為下落的星層（現在是向外移動的衝擊波前沿）提供了足夠的能量來聚變更重的元素。金、銀、鉑，甚至鈾，都在超新星中形成。
在我們看到任何光之前，恆星坍縮期間形成的中微子就到達了地球——當衝擊波仍在與垂死恆星的外層搏鬥時，它們搶先一步。光是由於膨脹的衝擊波撞擊超新星外逸出的氣體和塵埃而發射出來的。透過研究這種光，天文學家可以識別超新星遺蹟中存在的元素。
仙后座A在爆炸前質量約為太陽的15到25倍，也遵循了這條路徑。但奇怪的事情發生了。
根據馬里蘭州戈達德太空飛行中心和華盛頓海軍研究實驗室的尤娜·黃和J·馬丁·拉明發表在《天體物理學雜誌》上一篇新論文，在其死亡期間形成的鐵從超新星遺蹟的中心噴射出來。
黃和拉明研究了NASA錢德拉X射線天文臺收集的仙后座A的X射線資料。他們觀察了各種元素在超新星遺蹟中的分佈情況。他們看到的所有鐵都位於遺蹟的中心區域之外。“令人驚訝的是，我們基本上看到了我們預期的所有鐵，但它都在外部，中心顯然什麼也沒有，”拉明說。
我們看到的是仙后座A在爆炸後330年的樣子。通常，我們無法在遺蹟演化的早期階段看到內部噴射物——爆炸恆星的碎片。但由於一顆“偷走”了它部分物質的伴星，這顆遺蹟的前身損失了大量質量。這意味著我們可以比原本能夠做到的更早地觀察仙后座A的內部。
“[質量損失]使得在短短300多年內，照亮X射線噴射物的衝擊波幾乎完全穿過恆星，因此可以觀察到大部分噴射物，”黃說。“儘管仙后座A實際上是我們銀河系中第二年輕的超新星遺蹟，但它實際上是唯一顯示來自鐵噴射物顯著輻射的核心坍縮超新星遺蹟。”
這種幸運的巧合意味著黃和拉明可以研究與核心坍縮超新星相關的另一種現象：中子星踢。
長期以來人們都知道，超新星爆炸後留下的中子星會從爆炸中心反衝。這被稱為中子星踢。黃和拉明認為，這種踢是由超新星核心的不穩定性產生的。如果動量守恆（如果中子星踢是以這種方式產生的，那麼動量應該是守恆的），那麼噴射物將沿與中子星相反的方向移動——而這正是他們在仙后座A中看到的。整個噴射物朝與中子星相反的方向移動。但他們沒有看到鐵也朝相反方向移動，而他們本來也期望看到鐵朝相反方向移動。
但這項分析只是對仙后座A的X射線輻射噴射物進行詳細、全面觀察的首次嘗試。希望這不會是最後一次。“信不信由你，這些資料可能可以支援至少詳細4倍的研究，但這需要大量的人力和計算機能力，”黃說。“我們希望一些正在進行核心坍縮爆炸模擬的理論家能夠注意到並意識到，存在可以開始檢驗他們理論的資料。”
NuSTAR，首個高能X射線天文臺，計劃於今年晚些時候發射。它應該能夠提供更好的資料，天文學家可以利用這些資料來研究仙后座A是如何形成的，以及它的中子星是如何被踢出的。
特別是，它將有助於確定超新星遺蹟中鈦-44的位置。這種放射性核素是在與製造純鐵相同的過程中產生的，因此應該以與鐵相同的方式分佈。拉明說，目前的資料暗示表明，它並沒有像鐵一樣位於遺蹟的邊緣，而實際上位於中心。但是，他警告說，該資料噪聲很大且不確定。NuSTAR將能夠對鈦-44進行成像，並有望提供更明確的答案。
“如果結果證明是真的，那將是一個重大的驚喜，”拉明說。
黃說，遺蹟中心的鈦-44可能說明中心也可能存在“隱形”（即未受衝擊的）鐵，或者它可以提供關於爆炸細節或中子星性質的線索。
參考文獻
尤娜·黃，& J. 馬丁·拉明 (2011)。仙后座A超新星遺蹟噴射物的錢德拉X射線巡天 ApJ arXiv: 1111.7316v1