科学家发现了一个著名的超新星爆炸产生的钛碎片。由NASA钱德拉X射线天文台完成的这项发现，可能是精确查明某些巨型恒星如何爆炸的重要一步。
这项工作是基于钱德拉（Chandra）对位于我们银河系中距地球约11,000光年的超新星仙后座A（Cas A）的残骸的观察而得出的。这是已知的最年轻的超新星遗迹之一，年龄约为350岁。
多年以来，科学家们一直在努力理解质量大的恒星（其质量超过太阳的十倍）是如何在耗尽燃料时爆炸的。这一结果提供了宝贵的新线索。
日本立教大学的佐藤俊树（Toshiki Sato）说：“科学家认为，我们日常生活中使用的大部分钛金属，例如电子产品或珠宝中的钛，都是由巨大的恒星爆炸产生的。”自然杂志。“但是，直到现在，科学家们仍无法捕捉到稳定钛制成后的瞬间。”
当大质量恒星的核动力源耗尽时，其中心在重力作用下坍塌并形成称为中子星的致密恒星核，或者形成黑洞的可能性较小。当产生中子星时，坍塌的大质量恒星内部会从恒星核心的表面弹起，从而逆转内爆。
这场灾难性事件产生的热量会产生冲击波，类似于超音速喷射产生的音爆，它会在其余的那颗恒星中向外竞争，并随着核反应的进行而产生新的元素。但是，在此过程的许多计算机模型中，能量很快丢失，并且冲击波的行进向外停止，从而阻止了超新星爆炸。
最近的三维计算机模拟表明，中子星的产生中产生的中微子（极低质量的亚原子粒子）在推动气泡加速中子星飞行方面起着至关重要的作用。这些气泡继续推动冲击波向前触发超新星爆炸。
通过对Cas A的新研究，研究小组发现了这种由中微子驱动的爆炸的有力证据。在钱德拉（Chandra）的数据中，他们发现指向爆炸现场的手指形结构含有钛和铬，与钱德拉以前发现的铁屑重合。在核反应中生成这些元素所需的条件，例如温度和密度，与驱动爆炸的模拟中的气泡条件相匹配。
由钱德拉（Chandra）在Cas A中发现并通过这些模拟预测的钛是元素的稳定同位素，这意味着其原子所含中子的数量暗示着它不会因放射性而改变成另一种更轻的元素。以前，天文学家曾使用NASA的NuSTAR望远镜 在Cas A的不同位置发现钛的不稳定同位素。每60年，这种钛同位素中约有一半会转变为into，然后转变为钙。
“我们以前从未见过超新星残留物中钛气泡的这种特征，只有使用钱德拉令人难以置信的清晰图像才能实现这一结果，”日本京都大学前田敬一说。“我们的结果是解决这些恒星如何爆炸为超新星问题的重要一步。”
“当超新星发生时，钛碎片会在大质量恒星内部产生。这些碎片穿透了大质量恒星的表面，形成了超新星残留物Cas A的边缘。
这些结果有力地支持了中微子驱动爆炸的思想，以解释至少一些超新星。
共同作者，日本京都大学的吉田隆史说：“我们的研究可能是探测中微子自从超新星1987A探测到中微子以来在爆炸大质量恒星中的作用的最重要的观察结果。”
天文学家使用Chandra从2000年至2018年之间的超新星仙后座A（Cas A）观测到的时间超过百万分之一秒或18天内。CasA中产生的稳定钛量超过了地球的总质量。
这些结果已发表在2021年4月22日的《自然》杂志上。除佐藤，前田，长垣和吉田以外，该论文的作者还有Brian Grefenstette（加利福尼亚州帕萨迪纳的加利福尼亚技术学院），Brian J. Williams（马里兰州格林贝尔特的NASA Goddard太空飞行中心），Hideyuki Umeda（大学）日本东京分校），小尾正美（日本RIKEN创业研究团队）和杰克·休斯（新泽西州皮斯卡塔韦的罗格斯大学）。