你周围的一切，你的桌子，你的笔记本电脑，你的咖啡杯……事实上包括你都是由星尘构成的，这些东西是在我们的太阳诞生之前就已经熄灭的炽热恒星熔炉中锻造出来的。在探索一具神秘恒星残骸周围的空间时，亚利桑那大学(University of Arizona)的科学家们有了一项发现，这可能有助于解开一个长期存在的谜题：星尘从何而来？当恒星死亡时，它们会在周围的宇宙中播下一些元素，这些元素会继续聚合成新的恒星、行星、小行星和彗星。构成地球的大部分物质，甚至生命本身，都是由以前的恒星构成元素组成，包括硅、碳、氮和氧。但这还不是全部，陨石中通常含有一种星尘的痕迹。
博科园-科学科普：到目前为止人们认为只有在异常剧烈、爆炸性的恒星死亡事件中才会形成，这种恒星死亡事件被称为“新星”或“超新星”。美国联合航空公司的研究人员利用亚利桑那州和西班牙的射电望远镜观察年轻行星状星云K4-47中的气体云。K4-47被归类为星云，是一种恒星残骸，天文学家们相信，它是在一颗与我们的太阳类似的恒星，在以白矮星的身份结束生命之前，在一层逸出的气体外壳中脱落了一些物质时形成。令他们惊讶的是，研究人员发现组成星云的一些元素（碳、氮和氧）富含某些变体，其丰度与某些陨石颗粒中所见的丰度相当，但在我们的太阳系中却极为罕见：即所谓的碳、氮和氧的重同位素，分别为13C、15N和17O。
蝴蝶星云，也被称为双喷流星云，是所谓双极行星星云的一个例子。本研究的对象K4-47鲜为人知，但在外观上可能相似。行星状星云与行星无关，它是一个发光、通常是彩色的、由垂死恒星高速射入太空的气体和尘埃组成的外壳。图片：ESA/Hubble & NASA/Judy Schmidt
这些同位素不同于它们更常见的形式，因为原子核中含有额外的中子。将另一个中子熔合到原子核上需要超过2亿华氏度的极端温度，这使得科学家们得出结论，这些同位素只能在超新星和超新星中形成。超新星是年老双星系统中能量的猛烈爆发，在超新星中，一颗恒星在一次灾难性的爆炸中自我爆炸。该论文的高级作者Lucy Ziurys曾在12月20日出版的《Nature》上发表：仅调用novae和supernovae的模型从未考虑到我们在陨石样品中观察到的15N和17O的量，我们在K4-47中发现这些同位素的事实告诉我们，我们不需要奇怪的外来恒星来解释它们的起源。结果证明，普通的普通明星也有能力制作它们。
该研究小组认为，当一颗中等大小的恒星(如我们的太阳)在生命末期变得不稳定，并经历所谓的“氦闪”时，就可能产生重同位素，而不是灾难性的爆炸事件。在“氦闪”过程中，恒星核心的超高温氦会穿透覆盖在上面的氢包膜。在这个过程中，物质必须被快速喷射冷却，产生了13C, 15N和17O。氦闪光不会像超新星那样将恒星撕裂，这更像是一次恒星喷发。研究人员说，这一发现对星尘的鉴定以及对普通恒星如何产生氧、氮和碳等元素的理解具有重要意义。这一发现是通过天文学和宇宙化学这两个传统上相对独立的学科之间的合作而实现。研究小组利用亚利桑那射电天文台和印度射电天文研究所(IRAM)的射电望远镜观测K4-47星云分子发射的旋转光谱，揭示了它们质量分布和身份的线索。
在15000光年远的地方，K4-47天体的距离是双喷射星云的7倍，这使得它的成像更加困难。根据科学家到目前为止对K4-47的了解，它可能有一个类似的结构，从中心的白矮星延伸出两个裂片。图片：Sloan Digital Sky Survey
研究人员急切地等待着美国国家航空航天局(NASA)的“奥西里斯-雷克斯小行星样本返回任务”(OSIRIS-REx)即将取得的发现。奥西里斯-雷克斯小行星样本返回任务”由美国联合航空公司(UA)牵头。就在两周前，探测器抵达了目标小行星本努(Bennu)，将于2020年从本努收集原始物质样本。该任务的主要目标之一是了解本努的演化和太阳系的起源。可以把在陨石中发现的颗粒看作是恒星的灰烬，是太阳系形成时早已消亡的恒星留下的。研究人员希望能在本努行星上找到那些太阳前的颗粒——它们是这颗小行星历史之谜的一部分，这项研究将有助于确定本努行星上的物质来自哪里。现在可以追踪这些骨灰的来源，这就像是星尘的考古学。对恒星内部爆炸燃烧的氦的研究，将开启化学元素起源故事的新篇章。
博科园-科学科普｜研究/来自：亚利桑那大学
参考期刊文献:《Nature》
论文DOI: 10.1038/s41586-018-0763-1
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