400多年前，1604年10月，人類首次在地球上看到了一朵由恆星爆炸產生的、充滿能量的宇宙雲所發出的光芒，這就是大名鼎鼎的開普勒超新星。該論文討論的若干恆星爆炸或許會產生一個類似開普勒的恆星殘骸，但其中心存在一個由氧、氖和鐵元素構成的白矮星。
根據質量的差異，不同的恆星有著不同的演化路徑。像太陽這樣的低質量恆星最終會變成白矮星。而大質量恆星最後會發生超級劇烈的超新星爆炸，遺留下中子星或黑洞。儘管低質量恆星和大質量恆星的命運是已被人類破解的物理過程，但質量是太陽7到11倍的中等質量恆星仍然是一個未解之謎。這是令人驚訝的情況，因為中等質量恆星在我們的銀河系中非常普遍。
由德國國家科學研究所（GSI）的亥姆霍茲重離子研究中心和達姆施塔特工業大學（簡稱TU Darmstadt）的科學家組成的研究小組，在實驗中成功地識別和確定了比太陽中心密度高1000萬倍、溫度高25倍的物質中核反應過程的特徵。測量結果顯示，中等質量的恆星很可能最終會爆炸，而不是像之前假設的那樣發生坍縮。相關研究結果發表在《物理評論快報》雜誌上。
他們強調，對於理解驅動宇宙演化的相關效應與過程，未來諸如反質子和離子研究設施（FAIR)等加速器將為我們提供令人欣喜著迷的機會。
GSI研究部和TU Darmstadt的Gabriel Martínez-Pinedo教授介紹道：「中等質量恆星的最終命運取決於一個微小的細節，即恆星核心的同位素氖-20捕捉電子的快慢。基於這個電子捕獲速率，恆星要麼在會熱核爆炸中被破壞，要麼會發生坍縮而形成中子星。
GSI和FAIR計劃的研究主任教授Karlheinz Langanke補充道：「我們意識到，在氖-20和氟-20兩者的基態之間存在一個被強力抑制的過渡階段——因而這在以前也一直是被忽略和未在實驗中探索過的——這個過程中含有對於確定中等質量恆星的電子俘獲速率至關重要的信息。」
根據這些最新發現，中等質量恆星最有可能面對的最終命運似乎是一場熱核爆炸，並產生一顆亞光型的Ia型超新星和一種特殊類型的白矮星——所謂的「氧-氖-鐵」白矮星。在未來，是否會探測並發現這類白矮星將為我們認識和了解這種爆炸機制提供重要的信息。另外，還有一個需要解答的懸而未決的問題是弄清對流效應——恆星內部物質的大規模運動——在爆炸中所扮演的角色。
原創編譯：朱明逸 審稿：西莫 責編：唐林芳
期刊來源： 《物理評論快報》
期刊編號： 0031-9007
原文連結：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/ha-eoc011020.php
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