尽管太阳以外的恒星距离我们有数光年之遥,但它们的馈赠却无处不在:我们呼吸的氧气,骨骼中的钙,血液中的铁。大质量恒星尤其慷慨。在它们短暂的生命中,它们会产生诸如氧和镁等元素,并通过超新星爆炸将它们喷射到太空中;爆炸本身会形成更重的元素,如金和铂。银河系约 80% 的超新星来自大恒星,因此它们的副产品无处不在——从巧克力中的镁到诺克斯堡的金。
相比之下,来自小恒星的超新星是元素创造的弱者。这些超新星被命名为 Ia 型,当一颗白矮星(一颗直径小于地球的致密恒星)从一颗伴星那里吸积过多的物质并获得至少 1.4 个太阳的质量时发生。由此产生的爆炸会将重元素喷射到太空中。这些“小恒星”超新星确实擅长产生一种至关重要的元素——铁;它们创造了地球核心和血液中大约三分之二的铁。尽管取得了这一重要成就,但小恒星超新星在世界上留下的印记较少。同样的模式也出现在天空中,大恒星爆炸产生的元素压倒了来自其较小且较稀有的同类的元素。
但现在出现了一个令人惊讶的例外:在 NGC 1718 中,这是一个大约 20 亿年前形成的星团,由大约 10 万颗恒星组成,位于大麦哲伦星云中——银河系最亮的卫星星系,距离地球约 16 万光年。“NGC 1718 的化学丰度非常不寻常,”日本国家天文台的天文学家辻本拓司说。“它的化学丰度相当于 Ia 型超新星。”
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关键线索是镁和铁。镁核起源于大质量恒星,通常数量超过铁核,后者是两种超新星的产物。但是加州大学圣克鲁兹分校的天文学家珍妮特·科卢奇及其同事的新观测表明,这个奇怪的星团的铁含量远高于镁含量。它的铁镁比是太阳值的八倍。
过去,天文学家发现一些铁镁比高的个别恒星;每颗恒星都可能是由一个恰好位于一颗爆炸的白矮星附近的 газовый 气袋形成的。但到目前为止,还没有人见过如此大量的恒星中出现这种异常丰度。
NGC 1718 中发生了什么? 西澳大利亚大学的天文学家 Kenji Bekki 说,这种奇怪的化学成分“意味着这个星团的形成历史应该与其他星团大不相同”。他和辻本在《天体物理学杂志快报》中提出,需要一个虚拟的爆发白矮星村庄,才能使整个拥有 10 万颗恒星的星团具有如此高的铁镁比。
还需要另一个星系:大麦哲伦星云有自己的卫星——小麦哲伦星云——它在一个椭圆轨道上围绕它的伴星跳舞,有时会靠近,有时会偏离。
为了解释 NGC 1718,辻本和贝基提出,这个戏剧实际上是从另一个星团开始的,该星团的大质量恒星爆炸,并将气体从大麦哲伦星云的一部分中抛出。然后小麦哲伦星云经过,将其气体倾倒到爆炸恒星留下的洞中。这种气体富含镁和铁,因为两个星系中较小的星系产生的这些元素较少。然后,炸开洞的同一星团中的白矮星开始爆炸,用它们的铁来丰富下落的气体,但镁却很少。
最近的观测表明,Ia 型爆炸在恒星形成后 1 亿年开始。出现时间滞后是因为白矮星是从寿命比大质量恒星更长的恒星演变而来的。辻本和贝基计算出,17 到 20 个爆炸的白矮星将其富含铁的碎片抛入气体中,然后产生了 NGC 1718,其许多新恒星继承了高铁镁比。
约翰霍普金斯大学的天文学家罗斯玛丽·怀斯说:“我同意作者的观点。” “很可能,该星团是由富含 Ia 型超新星喷射物的物质形成的。” 二十年前,她和剑桥大学的杰拉德·吉尔摩调用爆炸的白矮星来解释麦哲伦星云中较轻微的丰度异常。她说,该星团证明了星系的化学演化并非总是顺利进行。相反,可能会出现不规则现象,化学丰度会偏离常态,从而使像 Ia 型超新星这样的弱者偶尔成为冠军。