據(jù)國外媒體報道，一項天體物理學研究指出，有些恒星會以一場爆炸的形式結(jié)束生命，而氖元素也許在其中發(fā)揮了至關重要的作用。

天文學家很喜歡研究恒星的生命周期，包括不同恒星的死亡方式。像太陽這樣質(zhì)量較小的恒星會不斷膨脹，最終拋卻外層物質(zhì)、轉(zhuǎn)變?yōu)榘?大型恒星則會以超新星爆發(fā)的形式發(fā)生劇烈爆炸，內(nèi)核會變成黑洞或中子星。但對于質(zhì)量介于太陽7到11倍之間的中等質(zhì)量恒星，仍有許多疑問沒有解決。它們是會拋離外層、還是會爆炸呢?如果它們最終會發(fā)生超新星爆發(fā)，那么最終產(chǎn)物又是什么?要想弄清這些問題，一定程度上將取決于我們對氖的理解程度有多深。

在死亡過程中，中等質(zhì)量的恒星會逐漸耗盡氫和氦。計算機模擬顯示，它們會形成由氧、氖和鎂幾種元素構成的內(nèi)核。這些恒星可能會失去部分氫外層，變成黯淡的白矮星;但如果內(nèi)核變得足夠大的話，也可能會坍縮成為中子星。

但這些恒星內(nèi)核非常古怪，因為向內(nèi)擠壓的引力產(chǎn)生的壓力可以與支配電子行為的量子力學規(guī)則相抵消。兩個電子的量子性質(zhì)不可能完全相同，因此限制了它們之間能達到的最小距離，從而對內(nèi)核施加一種“簡并壓力”( degeneracy pressure)。而氖原子捕獲電子的速率對該進程發(fā)揮著至關重要的作用。這一過程會釋放出能量，“點燃”恒星中的氧，導致爆炸。但能量釋放的時間、以及后續(xù)爆炸發(fā)生的時間不同，恒星的命運也會有所不同。

由加拿大達爾豪斯大學的奧利弗·科爾斯伯姆(Oliver Kirsebom)近期主導編寫的一篇論文研究了氖捕獲電子的逆向過程，即氟原子失去一個電子、變成氖的過程。為此，他們在芬蘭的JYFL加速器實驗室中，用一束氟原子束轟擊了一張?zhí)寄?。通過分析氟衰變成氖的概率，研究人員反向推算出了在由氧、氖和鎂元素構成的內(nèi)核中、氖原子捕獲一個電子的頻率。而他們的計算結(jié)果比此前的觀測結(jié)果高得多，因此能夠點燃氧氣時所需的內(nèi)核密度更低，最終會導致一場熱核爆炸，使恒星變?yōu)橐活w白矮星、而非中子星。

“這是一種非常罕見的核躍遷，經(jīng)常被人忽視。”科爾斯伯姆指出，“在特定條件下，它會對恒星的演變產(chǎn)生重大影響。”

北加州大學物理系的卡拉·弗羅里希(Carla Frohlich)評論道，該團隊的測算結(jié)果是“精密核天體物理領域的一座里程碑”。她指出，數(shù)十年來，科學家一直想對這種“禁戒躍遷”進行測量。禁戒躍遷現(xiàn)象在地球上非常罕見，但在恒星內(nèi)核的極端環(huán)境中也許要常見得多。

在由斯德哥爾摩大學博士后研究員Shuai Zha帶領、發(fā)表在《天體物理學期刊》上的另一項研究中，科學家建立了一顆質(zhì)量為太陽8.4倍的恒星的死亡過程模型。電子捕獲過程釋放的能量點燃了氧氣，進而燒盡了內(nèi)核中的其它金屬、并產(chǎn)生了一道爆炸波。該論文發(fā)現(xiàn)，恒星的最終命運取決于電子的數(shù)量和臨界密度。密度一旦超過該臨界值，恒星內(nèi)核就會坍縮成中子星;而如果在臨界值以下，內(nèi)核則會發(fā)生熱核爆炸、分崩離析。

據(jù)研究人員推測，該恒星內(nèi)核的密度高于臨界值，因此他們認為，是氖元素促成了內(nèi)核坍縮為中子星。不過該團隊的研究要早于科爾斯伯姆。他們計劃在即將發(fā)表的一篇論文中對兩支團隊的研究結(jié)果進行比較。

科爾斯伯姆解釋道，關于這些恒星，仍有許多疑點尚待討論，比如恒星內(nèi)核中的對流、以及物質(zhì)傳輸熱量的方式等等。在這些過程中，其它復雜艱深的核變化過程也許也發(fā)揮了一定作用。

“關于這些恒星的最終命運，目前的確有很多互相矛盾的觀點。對恒星中的對流等問題……我們也的確需要展開進一步了解。”科爾斯伯姆指出。他希望，更先進的加速器實驗室可以幫助科學家研究更不穩(wěn)定的罕見粒子和同位素。此外，天文學研究也許會發(fā)現(xiàn)含有更多重元素的白矮星，它們可能是由氧、氖、鎂構成的內(nèi)核爆炸后的殘余物。(記者 葉子)