宇宙中的双重爆炸

　　在16万光年外的大麦哲伦云深处，一团绚丽的宇宙烟火正在上演。欧洲南方天文台的甚大望远镜捕捉到超新星遗迹SNR 0509-67.5的惊人画面：两圈嵌套的蓝色钙元素壳如涟漪般向外扩散，内层速度约8500公里/秒，外层则以1.3万公里/秒的速度膨胀。

　　这不是普通的恒星死亡，而是白矮星通过“双爆轰”机制自我毁灭的视觉证据——这颗恒星在生命的最后时刻，以两次震撼的爆炸结束了自己的存在。

　　白矮星是类似太阳的恒星演化末期产物，其核心由碳和氧构成，质量可达太阳的0.6～1.4倍，却被压缩成地球大小的致密天体。当它们与伴星组成双星系统时，白矮星会像宇宙中的“吸血鬼”一样，通过强大的引力从伴星窃取物质。

　　传统理论认为，白矮星必须累积到1.4倍太阳质量的钱德拉塞卡极限才会爆炸。此时，核心的碳氧元素会在极高密度下触发失控的核聚变，产生一场足以摧毁整个恒星的爆炸。这种爆炸产生的Ia型超新星亮度稳定，因此被天文学家称为“宇宙标准烛光”，可用于测量宇宙的膨胀速率。

　　欧洲南方天文台甚大望远镜拍摄的超新星遗迹 SNR 0509-67.5

　　然而，越来越多的观测数据开始挑战这一理论。如SNR 0509-67.5的前身星质量仅为太阳的0.8～1.0倍，远低于钱德拉塞卡极限，却依然发生了剧烈爆炸。这表明，某些白矮星可能无需达到临界质量，就能通过其他机制引爆。

　　双爆轰理论为这一谜题提供了答案。当白矮星从伴星窃取的物质主要是氦时，这些氦会在白矮星表面形成一层薄壳。随着氦层质量逐渐增加，其内部的温度和压力达到临界点，从而触发第一次爆炸——氦壳层的爆轰。

　　第一次爆炸产生的冲击波以每秒数千公里的速度向白矮星核心传播。这股能量将核心的碳氧物质压缩到极高密度，导致温度飙升至数十亿摄氏度，从而引发第二次爆炸——核心的碳氧爆轰。两次爆炸的时间间隔仅有数秒，却释放出相当于数十亿颗氢弹同时引爆的能量，将恒星彻底撕裂。

　　这种双重爆炸在超新星遗迹中，留下了十分独特的“指纹”。SNR 0509-67.5的观测显示，外层钙元素壳由氦爆轰产生，内层钙元素壳则来自核心爆炸。两层钙元素壳的速度差异直接印证了两次爆炸的时间顺序。此外，硫元素的单壳层结构也与模拟结果一致，表明核心爆炸的物质分布更为集中。

　　SNR 0509-67.5的发现，让人们首次目睹了白矮星通过两次爆炸走向终结的壮丽景象。这不仅是对双爆轰理论的直接验证，也为人们理解恒星演化和宇宙化学提供了新视角。

文章转载于：中国航天报·飞天科普周刊