西北大学的天体物理学家们发现了一项挑战现有恒星演化模型的发现。他们带领一支国际团队，探测到了一种此前从未见过的爆炸恒星，揭示了大质量恒星在灾难性死亡前一刻的深层内部结构。

新发现的超新星SN2021yfj展现出天文学家从未见过的化学特征。典型的大质量恒星爆炸主要由氢和氦等轻元素组成，而此次事件富含硅、硫和氩等较重的元素，这些元素通常深埋在恒星核心深处。

领导这项研究的西北大学的史蒂夫舒尔茨强调，这颗超新星如何让我们前所未有地了解大质量恒星爆炸前的内部结构和质量损失。

“这是我们第一次看到一颗几乎被剥得只剩骨头的恒星，”舒尔茨解释道。“它向我们展示了恒星的结构，并证明了恒星在爆炸前会损失大量物质。”

这一发现首次直接证明了长期以来大质量恒星的洋葱状结构理论。天文学家曾提出，这些巨星由一层层逐渐变重的层组成，从富含氢和氦的外壳一直到中心致密的铁核。

《自然》杂志发表的这项研究的资深作者亚当·米勒强调了这一观察的非凡意义。

天体物理学家首次探测到一颗嵌入富含硅、硫和氩的星风中的超新星。观测结果表明，这颗大质量恒星在爆炸前以某种方式失去了外层的氢、氦和碳层，从而暴露出内部富含硅和硫的层。

“这一事件确实与以往任何人见过的都不一样。这颗恒星告诉我们，我们关于恒星演化的想法和理论过于狭隘。”

该团队于2021年9月利用位于圣地亚哥以东的兹维基瞬变设施发现了SN2021yfj。这颗超新星位于距离地球22亿光年的恒星形成区，是一个异常明亮的天体，尽管距离地球遥远，但仍可见。

由于全球各地的几台望远镜无法使用或被云层遮挡，获取关键的光谱数据变得异常困难。加州大学伯克利分校的一位同事出人意料地挺身而出，提供了来自夏威夷凯克天文台的光谱观测数据，挽救了团队原本担心会失去的机会。

米勒指出：“如果没有那个光谱，我们可能永远不会意识到这是一次奇怪且不寻常的爆炸。”

光谱分析表明，一场异常剧烈的事件必定彻底剥离了恒星的外层。研究人员提出了几种可能的机制，包括与伴星的相互作用、大规模超新星爆发前爆发，或异常强烈的恒星风，其中任何一种机制都可能解释这种极端的物质损失。

最可能的解释涉及一种名为“对不稳定性”的过程，在这个过程中，大质量恒星通过反复爆发的剧烈能量将自身撕裂。这些脉冲逐渐剥离外层，在恒星最终爆炸死亡之前，其深层内部暴露出来。

“这颗恒星失去了其一生中产生的大部分物质，”舒尔茨解释说。“所以，我们只能看到它爆炸前几个月形成的物质。”

这一发现凸显了识别更多此类罕见超新星的重要性，以便更好地理解宇宙如何产生如此极端的宇宙事件。这项研究得到了美国国家科学基金会和西北大学天体物理跨学科探索与研究中心的支持，为研究大质量恒星演化的最后时刻开辟了新的途径。