據外媒報道，特拉維夫大學雷蒙德和貝弗利-薩克雷精確科學學院的研究員Iair Arcavi博士參與了一項研究，發現了一種新型的恆星爆炸–電子捕獲超新星。雖然科學家在40年前已經提出這種理論，但現實世界的例子卻一直難以捉摸。這種超新星產生於質量為太陽8-9倍的恆星的爆炸。這一發現也為公元1054年的超新星的千年之謎提供了新的線索，該超新星在最終成為蟹狀星雲之前被古代天文學家看到。
超新星是一顆恆星在兩種相反的力量之間突然失衡后的爆炸，這兩種力量在恆星的一生中塑造了它。重力試圖收縮每一顆恆星。例如，我們的太陽通過其核心的核聚變來平衡這種力量，核聚變產生的壓力與引力相反。只要有足夠的核聚變，引力就無法使恆星坍塌。然而，最終，核聚變將停止，就像汽車中的燃油耗盡一樣，恆星將崩潰。對於像太陽這樣的恆星，塌陷的核心被稱為白矮星。白矮星中的這種物質非常密集，電子之間的量子力阻止了進一步坍縮。
然而，對於比我們太陽質量大10倍的恆星來說，電子量子力不足以阻止引力，核心繼續坍縮，直到變成中子星或黑洞，並伴隨着巨大的爆炸。在中等質量的範圍內，電子被擠壓（或者更準確地說，被捕獲）到原子核上。這就消除了電子量子力，並導致恆星坍縮，然後爆炸。
從歷史上看，有兩種主要的超新星類型。一種是熱核超新星–白矮星在雙星系統中獲得物質后的爆炸。這些白矮星是低質量恆星（質量不超過太陽8倍的恆星）到達生命終點后留下的密集灰核。另一種主要的超新星類型是核心塌縮超新星，即一顆大質量的恆星–超過太陽質量的大約10倍–耗盡了核燃料並使其核心塌縮，形成一個黑洞或中子星。理論工作表明，電子捕獲超新星將發生在這兩類超新星的邊界上。
這是東京大學的Ken’ichi Nomoto等人在1980年代提出的理論。幾十年來，理論家們已經制定了在電子捕獲超新星中要尋找的東西的預測。恆星在爆炸前應該失去大量特定成分的質量，而超新星本身應該相對較弱，幾乎沒有放射性物質，併產生富含中子的元素。
發表在《自然-天文學》上的這項新研究，主要關注日本業餘天文學家Koihchi Itagaki在2018年發現的超新星SN2018zd。特拉維夫大學天體物理學系的Iair Arcavi博士也參與了這項研究。這顆超新星位於星系NGC 2146中，具有電子捕獲超新星所預期的所有特性，這些特性在其他超新星中都沒有看到。此外，由於這顆超新星相對較近–只有3100萬光年的距離–研究人員能夠在哈勃太空望遠鏡拍攝的爆炸前檔案圖像中識別這顆恆星。事實上，這顆恆星本身也符合應該作為電子捕獲超新星爆炸的恆星類型的預測，而且與那些被視為作為其他類型超新星爆炸的恆星不同。
雖然過去發現的一些超新星有一些預測為電子捕獲超新星的指標，但只有SN2018zd擁有全部六個指標–一顆符合預期質量範圍的原生星、強烈的超新星前質量損失、不尋常的化學成分、微弱的爆炸、少量放射性和富含中子的物質。”領導這項研究的加州聖塔芭芭拉分校和拉斯坎布雷斯天文台的Daichi Hiramatsu說：“我們首先問‘這個怪人是什麼’？然後我們研究了SN 2018zd的每一個方面，並意識到所有這些都可以在電子捕獲的情況下得到解釋。”
這些新發現也有助於解開過去最著名的超新星之一的一些謎團。公元1054年，在我們的銀河系發生了一次超新星事件，根據中國和日本的記錄，它是如此的明亮，以至於在白天可以看到它。由此產生的殘餘物，蟹狀星雲，已經被研究得非常詳細，並被發現有一個不尋常的成分。它以前是電子捕獲超新星的最佳候選者，但這是不確定的，部分原因是爆炸發生在近一千年前。新的結果增加了歷史性的1054年超新星是一個電子俘獲超新星的信心。
Arcavi博士說：“令人驚訝的是，我們可以用現代儀器來揭示宇宙中的歷史事件。今天，隨着機器人望遠鏡以前所未有的效率掃描天空，我們可以發現越來越多的罕見事件，這些事件對於理解自然規律至關重要，而不必在一個事件和下一個事件之間等待1000年。”