卡弗利基金会 钱德拉塞卡附近的质量爆炸:在一个由碳和氧组成的白矮星的双星系统中，伴星(主频星或红巨星)的质量增加导致白矮星的物质风，这将质量增加调整到白矮星上，并增加白矮星的质量
近钱德拉塞卡白矮星质量中心爆炸产生的亚音速波在郊区引发爆炸
这次爆炸会产生大量锰、镍和铁
钱德拉塞卡亚质量爆炸的一个例子:在由两个白矮星(至少一个白矮星由碳和氧组成)组成的双星系统中，较小的一个被潮汐力分裂，并与较大的一个合并
白矮星周围薄氦环中的爆炸会在中心引发碳爆
这种爆炸会产生更多的硅和硫，以及铁和未燃烧的碳和氧
学分:《天体物理学杂志》 卡弗利宇宙物理和数学研究所(卡弗利IPMU)的一个研究小组，由客座科学家小林千木、当时的项目研究员梁成智(目前在加州理工学院)和高级科学家诺莫托(Kenichi Nomoto)组成，他们使用计算机模拟来跟踪爆炸、核反应、元素产生和星系中元素丰度的演变
因此，他们对Ia型超新星的起源提出了严格的限制
Ia型超新星是一种与大质量恒星死亡无关的超新星
相反，Ia型超新星是发生在双星系统中的恒星发光爆炸，在双星系统中，两颗质量相对较低的恒星一起演化
由于它们相对恒定的光度，1A型超新星被用作测量宇宙膨胀的标准“蜡烛”，这一结果获得了2011年诺贝尔物理学奖
然而，Ia型超新星的起源恒星是未知的，并且已经争论了大约半个世纪
像正常超新星一样，1A型超新星会产生“金属”——或者用天文学术语来说，比氢和氦更重的化学元素，后一对追溯到大爆炸——但1A型超新星会产生不同的元素，如锰、镍和铁
小林说，这些元素丰度可以通过附近恒星的光谱特征来测量，这些恒星保存着过去超新星的“记录”，就像考古中的化石一样
因此，星系中元素丰度的演化可以对Ia型超新星的真正起源提供严格的约束
1A型超新星的起源恒星是一种由碳和氧组成的白矮星
白矮星是在中等质量恒星死亡后形成的，在那里电子简并压力支持恒星在自身重力作用下不坍缩
然而，如果白矮星超过它的质量上限——也被称为钱德拉塞卡质量极限(以物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡的名字命名)——这将导致导致它爆炸的核反应
因此，在一个包含一个接近钱德拉塞卡质量的白矮星的双星系统中，伴随恒星的质量增加会导致爆炸，这是Ia型超新星的两种设想之一(“单一简并设想”)
在另一种情况下，两个白矮星在一个双星系统中形成(“双简并”情况)，它们合并在一起导致爆炸——即亚钱德拉塞卡质量爆炸
银河系太阳附近氧(左)和锰(右)的演化
x轴表示金属丰度(铁相对于氢的丰度)，这是时间从左向右增加的代表
y轴表示氧和锰相对于铁的丰度
这些点是用高分辨率光谱学在附近恒星中观察到的元素丰度
通过比较，我们发现至少75%的第一类超新星是在钱德拉塞卡质量爆炸附近
学分:《天体物理学杂志》 为了研究这两种情况，研究小组对近钱德拉塞卡质量爆炸和亚钱德拉塞卡质量爆炸进行了详细的计算(二维流体动力学模拟和核合成)，并计算了银河系的演化，这在以前的研究中是没有做过的
小林解释说:“在这两种情况下，我们发现元素丰度的演变存在着重大差异，尤其是锰元素。”
在第一次模拟中，爆炸产生高温和高密度物质，产生大量锰，而在第二次模拟中，没有这种物质，因此没有产生足够的锰
研究小组随后将每种化学元素的产量纳入他们的星系模型，以预测银河系中元素的演化
与观测数据，即用高分辨率光谱学在附近恒星中测量的元素丰度相比，他们发现至少75%的1A型超新星是钱德拉塞卡附近的质量爆炸
研究发现，在这两种情况下，产生的铁质量大致相同，即太阳质量的60%，比大质量恒星的正常超新星大10倍左右
“星系的化学演化对于解决核天体物理学中长期存在的问题非常有效
在我们的计算中，不仅锰而且镍的丰度也随着最新的核反应而更新
小林补充说:“在以前的计算中，镍的产量是过剩的，但现在预测的丰度与观测结果一致。”
经过二十年的研究，他们的发现最终解决了镍生产过剩的问题
更有趣的是，研究小组还表明，从不同星系的现有观测结果来看，钱德拉塞卡亚质量爆炸的贡献比钱德拉塞卡附近质量爆炸的贡献更大，例如，银河系周围的矮球体星系
小林和她的团队指出，数百万颗恒星的元素丰度将通过正在进行的和未来的国际项目获得，如APOGEE(Apache Point Observatory Galaxy Evolution experience)、HERMES-GALAH(Galactory with HERMES)、WEAVE (WHT增强型区域速度探测器)、4MOST (4米多目标光谱望远镜)、MSE(Maunakea分光镜探测器)，在“银河考古学”的新研究领域或对银河系历史的研究中，他们的发现将在未来的研究中得到进一步检验
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