古老而巨大的恒星以一种我们认为不可能的方式爆炸

银河系中一颗奇怪的恒星暴露了一颗巨型恒星的独特爆炸的特征，这颗恒星曾经存在于数十亿年前的宇宙黎明.

现存恒星J0931+0038的化学成分非常奇怪，它只能由一颗巨大恒星的残余物组成，这颗恒星的质量至少是太阳的50倍，在它成为超新星之前创造了这些元素。

这更奇怪。根据理论，这么大质量的恒星应该直接坍缩成一个黑洞当它死去时——不要通过超新星，不要收集奇怪的元素丰度。

“我们从未见过这样的事情，”天文学家Alex Ji说芝加哥大学和斯隆数字巡天（SDSS）领导了这项研究。

“无论当时发生了什么，它一定很了不起。我们给[超新星祖先]起了个绰号'巴本海默星'，因为它具有壮观的核合成能力。

宇宙中大多数元素的产生是恒星的省份。之后大爆炸138亿年前，当一切都冷却到足以形成原子时，太空中充满了大部分氢气和少量氦气的汤。这就是第一颗恒星诞生的地方。

但恒星基本上是元素工厂，在称为核合成的过程中有几种不同的方法来创造新材料。它们由其核心中发生的聚变过程提供动力，将原子粉碎在一起形成更重的元素。

然而，这止步于铁;将铁融合成更重的东西所消耗的能量比它产生的能量更多，所以对于这颗恒星来说，游戏就结束了。

当星星爆炸时，较重的元素是在超新星极具能量的环境中产生的。除了聚变的产物外，这些元素还被喷射到太空中，在那里它们被纳入后代恒星中。

恒星中的化学丰度可以告诉我们很多关于它们自身历史的信息。例如，最近出生的恒星具有比氦更重的元素丰度更高，氦是判断恒星年龄的便捷工具。不同的元素可以告诉我们之前出现的恒星——那些最初锻造较重元素的恒星。

J0931+0038是一颗低质量的红巨星，悬挂在包围银河系圆盘的大致球形空间区域，称为银河光环.在银河系晕中可以找到许多非常古老、奇怪的恒星，因此天文学家经常在那里寻找有关早期宇宙的线索。

J0931+0038于1999年首次被SDSS捕获，但不是彩色的。直到 2019 年，一项后续研究才捕获了来自恒星的全光谱光——这是识别其化学成分的关键，因为不同的元素会吸收和重新发射特定波长的光。

J0931+0038的光谱揭示了前所未有的化学成分。它在元素周期表上奇数的元素（如钠和铝）含量低得惊人，但富含接近铁的元素，如镍和锌。然后，比铁重的元素（例如锶和钯）的丰度远高于应有的丰度。

“我们有时会一次看到这些特征之一，但我们以前从未在同一颗恒星上看到过所有这些特征。天文学家詹妮弗·约翰逊（Jennifer Johnson）说俄亥俄州立大学。

研究小组发现，在J0931 + 0038中发现的大多数金属一定来自一个单一的，极度贫金属的核合成源：一颗质量是太阳质量50到80倍的恒星，它爆炸了，将其内脏喷向太空，并留下了一团物质，J0931 + 0038就是从中诞生的。

然而，如此巨大的恒星预计会向内坍缩而不是向外爆炸，这只是问题的一部分。

“令人惊讶的是，现有的元素形成模型无法解释我们所看到的。天文学家桑贾娜·柯蒂斯（Sanjana Curtis）说加州大学伯克利分校，共同领导了这项研究。“这不仅仅是，'哦，你可以在这里和那里调整一些东西，它就会奏效——整个元素模式几乎看起来是自相矛盾的。

这是一个至今没有答案的谜题。只有找到更多这样的怪人，并模拟它们的形成，才能揭示“巴本海默”恒星是如何生活、死亡和留下指纹的，供我们在许多亿年后解开谜团。

该团队的研究已被接受天体物理学杂志快报，可在arXiv的.

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