跳到主要内容

主题

恒星与太阳物理学

恒星与太阳物理学

禁止的核过渡揭示了一些恒星如何死亡

23 Jan 2020
爆炸星
爆炸星:蟹状星云被认为是由中等质量恒星爆炸产生的。 (礼貌:NASA / ESA / J Hester and A Loll,亚利桑那州立大学)

根据由国际天体物理学家团队领导的实验和计算,中等质量恒星是通过热核爆炸而不是重力坍塌而终止的。 奥利弗·基瑟本(Oliver Kirsebom) 在加拿大达尔豪西大学(Dalhousie University)任教。通过测量将氟20转变为氖20的“禁止”核衰变的速率,他们能够算出恒星中氖20在恒星环境中捕获电子的速率。这个比率比以前认为的要高得多,导致研究小组得出这样的结论:此类恒星在热核爆炸中更可能过期

中质量恒星的质量约为7-11太阳质量,在银河系中很常见。天体物理学家相信,在生命周期快要结束时,这些恒星的核心主要由氧和氖组成,最终会爆炸成超新星。然而,到目前为止,还不清楚爆炸是由引力坍塌驱动的,就像更大质量的恒星一样,还是由热核爆炸引起的。

解决这个谜题的关键在于了解基态氖20捕获电子的速率,由此氖转化为氟20。这个过程是“第二禁止的”过渡,仅在极高的温度和恒星内部密度之外很少发生。由于该过程在地球上发现的条件下极为罕见,因此在实验室中很难进行研究。

逆向处理

通过在 JYFL加速器实验室 在芬兰于韦斯屈莱大学(University ofJyväskylä),柯西波姆(Kersebom)的团队通过研究逆过程-氟20转变为氖20基态的β衰变,对这种转变速率进行了最佳测量。这是通过将一束氟20原子核发射到碳箔中并嵌入其中来完成的。随着原子核的衰变,研究小组以基态氖20产生的能量特征监测了产生的电子数量。

几乎所有衰变都会在激发态下产生neon-20,而每250,000次事件中大约有1次会在其基态下产生neon-20。尽管这只是一个很小的百分比,但它是有史以来最强的第二禁忌过渡之一。下一步是使用此信息来计算基态氖20在恒星环境中捕获电子的速率。

发现该速率比以前的计算所预测的高1亿倍。导致Kirsebom及其同事得出结论,在中等质量的恒星核中,加热和氧聚变可以比以前认为的更早发生并且密度更低。这意味着这些恒星不是在自身的重力作用下坍塌,而是更可能通过热核爆炸而消失,而留下了主要包含氧,氖和镁的白矮星。

通过将基态霓虹灯20的电子捕获率控制在25%以内,Kirsebom的团队在理解中等质量恒星的生命周期方面迈出了重要的一步。现在,他们将利用他们的结果来探索对流在将能量从恒星核心向外传输时仍然难以理解的作用-这增加了发生重力坍塌的可能性。

有两篇论文描述了这项研究,其中一篇 体检信 另一个在 体检C.

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者