本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
天文学家重新审视了一颗古老的超新星，发现它在爆炸过程中由内向外翻转。铁通常在超新星遗迹的中心形成，那是恒星死亡时产生的物质。但在仙后座A中，他们发现铁反而位于外部。
这项分析也揭示了一种被称为“中子星踢”现象的一些信息，在这种现象中，超新星中形成的中子星在爆炸过程中会反冲。
仙后座A（或简称Cas A）是一颗核心坍缩超新星的结果，这是一种只有真正巨大的恒星才会经历的恒星爆炸。它距离地球约11000光年，并在330年前爆炸，使其成为我们银河系中第二年轻的超新星遗迹。
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恒星以氢为燃料运行。当它们耗尽氢时，必然会发生变化。恒星的核心开始坍缩，并在坍缩过程中升温。温度的升高意味着恒星可以开始聚变氦。所有主序星（如我们的太阳）最终都会达到“红巨星”阶段。
但接下来会发生什么取决于它们的大小。真正巨大的恒星，质量超过太阳的八倍，开始聚变更重的元素。它们燃烧碳、氧、氖和硅，核心每次都进一步坍缩，而外层则冷却和膨胀。最终，留下一个铁核。聚变铁消耗的能量比产生的能量更多，因此聚变停止。
现在，由于没有来自聚变的向外压力，引力占据主导地位，恒星开始坍缩。在大约一秒钟内，恒星的核心从大致地球大小坍缩成中子星（直径约15公里）或黑洞（理论上直径为0公里）。构成核心的亚原子粒子被挤压在一起。质子和电子变成中子和中微子。
这些中微子向外冲出，将下落的恒星层推回太空。这种中微子“反弹”为下落的星层（现在是向外移动的冲击波前沿）提供了足够的能量来聚变更重的元素。金、银、铂，甚至铀，都在超新星中形成。
在我们看到任何光之前，恒星坍缩期间形成的中微子就到达了地球——当冲击波仍在与垂死恒星的外层搏斗时，它们抢先一步。光是由于膨胀的冲击波撞击超新星外逸出的气体和尘埃而发射出来的。通过研究这种光，天文学家可以识别超新星遗迹中存在的元素。
仙后座A在爆炸前质量约为太阳的15到25倍，也遵循了这条路径。但奇怪的事情发生了。
根据马里兰州戈达德太空飞行中心和华盛顿海军研究实验室的尤娜·黄和J·马丁·拉明发表在《天体物理学杂志》上一篇新论文，在其死亡期间形成的铁从超新星遗迹的中心喷射出来。
黄和拉明研究了NASA钱德拉X射线天文台收集的仙后座A的X射线数据。他们观察了各种元素在超新星遗迹中的分布情况。他们看到的所有铁都位于遗迹的中心区域之外。“令人惊讶的是，我们基本上看到了我们预期的所有铁，但它都在外部，中心显然什么也没有，”拉明说。
我们看到的是仙后座A在爆炸后330年的样子。通常，我们无法在遗迹演化的早期阶段看到内部喷射物——爆炸恒星的碎片。但由于一颗“偷走”了它部分物质的伴星，这颗遗迹的前身损失了大量质量。这意味着我们可以比原本能够做到的更早地观察仙后座A的内部。
“[质量损失]使得在短短300多年内，照亮X射线喷射物的冲击波几乎完全穿过恒星，因此可以观察到大部分喷射物，”黄说。“尽管仙后座A实际上是我们银河系中第二年轻的超新星遗迹，但它实际上是唯一显示来自铁喷射物显著辐射的核心坍缩超新星遗迹。”
这种幸运的巧合意味着黄和拉明可以研究与核心坍缩超新星相关的另一种现象：中子星踢。
长期以来人们都知道，超新星爆炸后留下的中子星会从爆炸中心反冲。这被称为中子星踢。黄和拉明认为，这种踢是由超新星核心的不稳定性产生的。如果动量守恒（如果中子星踢是以这种方式产生的，那么动量应该是守恒的），那么喷射物将沿与中子星相反的方向移动——而这正是他们在仙后座A中看到的。整个喷射物朝与中子星相反的方向移动。但他们没有看到铁也朝相反方向移动，而他们本来也期望看到铁朝相反方向移动。
但这项分析只是对仙后座A的X射线辐射喷射物进行详细、全面观察的首次尝试。希望这不会是最后一次。“信不信由你，这些数据可能可以支持至少详细4倍的研究，但这需要大量的人力和计算机能力，”黄说。“我们希望一些正在进行核心坍缩爆炸模拟的理论家能够注意到并意识到，存在可以开始检验他们理论的数据。”
NuSTAR，首个高能X射线天文台，计划于今年晚些时候发射。它应该能够提供更好的数据，天文学家可以利用这些数据来研究仙后座A是如何形成的，以及它的中子星是如何被踢出的。
特别是，它将有助于确定超新星遗迹中钛-44的位置。这种放射性核素是在与制造纯铁相同的过程中产生的，因此应该以与铁相同的方式分布。拉明说，目前的数据暗示表明，它并没有像铁一样位于遗迹的边缘，而实际上位于中心。但是，他警告说，该数据噪声很大且不确定。NuSTAR将能够对钛-44进行成像，并有望提供更明确的答案。
“如果结果证明是真的，那将是一个重大的惊喜，”拉明说。
黄说，遗迹中心的钛-44可能说明中心也可能存在“隐形”（即未受冲击的）铁，或者它可以提供关于爆炸细节或中子星性质的线索。
参考文献
尤娜·黄，& J. 马丁·拉明 (2011)。仙后座A超新星遗迹喷射物的钱德拉X射线巡天 ApJ arXiv: 1111.7316v1