新发布的XRISM观测数据显示，一颗超新星产生的氯和钾远超模型预期。这一发现为“生命所需元素是在极端恒星环境中锻造而成”这一观点提供了关键证据。
“我们为何在此？”这仍是人类提出的最经久不衰的问题之一。科学家探究这一问题的一种方式是追溯我们周围元素的起源。许多元素在恒星内部以及超新星爆发的碎片中形成，这些物质随后被抛洒到宇宙空间，但一些重要元素的起源一直难以解释。
氯和钾就属于此类。它们被归类为奇Z元素——拥有奇数个质子——对生命和行星的形成都至关重要。然而，当前的模型表明，恒星产生的氯和钾，应仅为天文学家在宇宙中实际观测到的大约十分之一，这构成了一个长期存在的科学谜题。
为了填补这一认知空白，京都大学和明治大学的研究人员开始探究超新星遗迹是否可能藏有缺失的线索。他们利用XRISM——全称X射线成像与光谱任务，是日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）于2023年发射的一颗X射线卫星——来收集来自银河系内仙后座A超新星遗迹的高分辨率X射线光谱数据。
为此，研究团队依赖于XRISM上的微热量计Resolve仪器。该设备提供的能量分辨率比早期的X射线探测器高出约十倍，使研究人员能够捕捉到与稀有元素相关的微弱发射线。在从仙后座A收集数据后，他们将其测得的氯和钾含量与多个关于超新星如何产生元素的理论模型进行了比较。
结果显示，氯和钾的X射线发射线清晰可见，其水平远高于标准模型的预期。这标志着首次通过观测证实，单次超新星爆发就能产生足量的这些元素，从而与天文学家在宇宙中观测到的情况相符。研究人员认为，大质量恒星内部强烈的混合作用——可能由快速自转、双星相互作用或壳层合并事件驱动——可以极大地增加这些元素的产量。
“当我们首次看到Resolve的数据时，我们检测到了在卫星发射前我从未预料会看到的元素。用我们开发的卫星做出这样的发现，作为一名研究人员，我感到由衷的喜悦，”通讯作者佐藤俊树（Toshiki Sato）表示。
这些发现表明，生命所必需的化学成分是在恒星深处极端条件下形成的，与后来生命出现的任何环境都相去甚远。这项工作也展示了高精度X射线光谱学在揭示恒星内部过程方面已变得多么强大。
“我很高兴我们能够，哪怕只是一点点，开始理解爆炸恒星内部正在发生什么，”通讯作者内田裕之（Hiroyuki Uchida）说。
该团队计划继续使用XRISM研究其他超新星遗迹，以确定在仙后座A中发现的高水平氯和钾是大质量恒星的典型特征，还是这个特定遗迹所独有的。这将有助于揭示这里所确认的内部混合过程是否是恒星演化中普遍存在的特征。
“地球和生命如何形成，是每个人都至少思考过一次的永恒问题。我们的研究仅揭示了那宏大故事的一小部分，但我为自己能为此做出贡献感到无比荣幸，”通讯作者松永海（Kai Matsunaga）表示。
