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超新星爆发物质构成人类骨骼

一份新研究发现，宇宙中一半的钙元素，包括构成我们人类牙齿和骨骼的钙元素，都来自于超新星爆发。这种超新星爆发非常罕见，所以科学家直到近期才第一次对它们仔细研究。

富含钙元素的超新星SN 2019ehk爆发示意图。（Aaron M. Geller/Northwestern University）

首个含钙量极高的超新星事件

2005年科学家发现的一个超新星事件，改变了科学家对宇宙的看法，以及地球上钙元素的来源。这个超新星事件产生了大量的钙元素。

那个事件是一颗低质量的白矮星爆发。白矮星是恒星的质量压缩到只有行星大小的范围内形成的产物，内部压力很大。

这颗白矮星在维持着自身压力平衡的情况下，还在向其旁边的伴星吸收大量的氦气。白矮星对氦气的保有量存在一个上限——大约是太阳质量的1.4倍。

超过极限后白矮星将产生剧烈的冲击波，将摧毁恒星，发出的亮光在1亿光年之外的地球上都能侦测到。

科学家计算得出，这个爆发事件的喷发物中有一半是钙元素，是一种特别的超新星类型。

通过X射线观测揭示了其成因

这份近期发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上的研究的负责人——美国西北大学（Northwestern University）的雅各布森-加兰（Wynn Jacobson-Galan）说：“这种富含钙元素的超新星事件太罕见了，我们以前都不知道它们的成因。”

他们选择了另一个富含钙元素的超新星事件SN 2019ehk进行研究，认为它的前身很可能是一颗白矮星，或是一颗低质量的巨星。它位于梅西耶100（Messier 100）螺旋星系。

这份研究第一次通过X射线图像的分析，揭示了这类超新星事件产生钙元素的过程。

他们发现，这是当一颗紧凑型恒星在生命接近终点的阶段，外面的气体层脱落，星体内部的物质与主要含氦和氢的外层撞击，达到近10万华氏度的高温。这个撞击过程发生快速的化学反应，产生钙元素。

科学家把SN 2019ehk爆发及其后续反应的事件称为“瞬态事件”，即状态变化很快的事件。

研究者之一天文物理学家马尔古蒂（Raffaella Margutti）说，观测时机是关键。“在瞬态事件中，我们必须在它们消失之前快速发现它们。以前没有人通过X射线进行观测。Daichi（加州大学圣塔芭芭拉分校的学生）发现一些异常现象，提醒我们关注看似X射线的奇怪特征。我们看了照片后发现里面有东西，它比预期的亮很多。以前没有理论预测，富含钙元素的瞬态事件在X射线波段是如此明亮。”

借助夏威夷凯克天文台（W.M Keck Observatory）的观测，这个研究组发现，SN 2019ehk是有史以来发现的单次爆发钙元素最多的事件。