從字面上講我們都是由星塵構成的，構成我們星球和我們身體的許多化學物質都是由恆星直接形成。現在一項由美國宇航局斯皮策太空望遠鏡觀測到的新研究首次報告表明：地球上最常見的礦物質之一硅石是在大質量恆星爆炸時形成。環顧四周，你很可能會看到某種形式的二氧化硅(二氧化硅，二氧化硅)。硅是地球上許多岩石的主要組成部分，它被用於工業砂礫混合物中，用於製造人行道、道路和建築物的混凝土。石英是二氧化硅的一種，是美國海岸沙灘上發現的沙子的主要成分。
博科園-科學科普：二氧化硅是玻璃的關鍵成分，包括用於窗戶的平板玻璃和玻璃纖維，大多數用於電子設備的硅來自硅。總的來說二氧化硅約佔地殼的60%。它在地球上的廣泛存在並不奇怪，因為硅塵埃已經在整個宇宙和太陽系形成之前的隕石中被發現。宇宙塵埃的一個已知來源是AGB恆星，即質量與太陽相當的恆星，它們耗盡了燃料，膨脹到原來大小的許多倍，形成了一顆紅巨星(AGB星是紅巨星的一種)。
這張照片的超新星遺蹟G54.1 + 0.3包括無線電、紅外線和x射線光。圖片：NASA/JPL-Caltech/CXC/ESA/NRAO/J. Rho (SETI Institute)
但是二氧化硅並不是AGB星塵的主要成分，而觀測結果並沒有明確這些恆星是否可能是宇宙中觀察到的二氧化硅塵的主要製造者。這項新研究報告了在仙后座A和G54.1+0.3這兩顆超新星殘骸中發現二氧化硅。超新星是一顆質量比太陽大得多的恆星，它耗盡了核心部分燃燒的燃料，導致自身坍縮。物質的快速下降會產生劇烈的爆炸，使原子融合在一起，形成“重”元素，如硫、鈣和硅。
化學指紋
為了鑑別仙后座A和G54.1+0.3中的二氧化硅，研究小組使用了斯皮策IRS儀器的檔案數據和一種叫做光譜學的技術，這種技術可以提取光，並揭示組成它的單個波長(當陽光穿過玻璃稜鏡產生彩虹時，你可以觀察到這種效果:不同顏色的光通常混合在一起，肉眼看不見)。化學元素和分子每一個都發出非常特定的波長的光，這意味著它們每一個都有一個獨特的光譜“指紋”，高精度光譜儀可以識別。為了發現一個特定分子的光譜指紋圖譜，研究人員通常依靠模型(通常是用計算機完成的)來重現分子的物理特性，用這些模型進行模擬，然後揭示分子的光譜指紋圖譜。
但是物理因素可以潛移默化地影響分子發出的波長，仙后座A的情況就是如此。雖然仙后座A的光譜數據顯示波長接近二氧化硅，但研究人員無法將數據與任何特定元素或分子相匹配。加州山景城SETI研究所的天文學家Jeonghee Rho是這篇新論文的第一作者，他認為也許硅顆粒的形狀可能是這種差異的來源，因為現有的硅模型假設這些顆粒是完全球形的。她開始建立模型，包括一些非球形的顆粒，只有當她完成了一個模型，假設所有的顆粒不是球形的，而是足球形狀。
這個模型“確實清楚地產生了我們在斯皮策數據中看到的相同的光譜特徵。Rho和她的論文合著者在第二顆超新星殘骸G54.1+0.3中發現了同樣的特徵。這些細長的顆粒可能會告訴科學家形成二氧化硅的確切過程。兩位作者還將斯皮策望遠鏡觀測到的兩顆超新星殘骸與歐洲航天局赫歇爾太空天文臺的觀測數據結合起來，以測量每次爆炸產生的二氧化硅量。赫歇爾能探測到不同波長的紅外線。研究人員觀察了兩個天文臺提供的整個波長範圍，並確定了塵埃達到峰值亮度的波長。
這些信息可以用來測量塵埃的溫度，為了測量質量，亮度和溫度都是必要的。這項新研究表明，隨著時間的推移，超新星產生的二氧化硅對整個宇宙的塵埃有很大的影響，包括最終聚集在一起形成我們家園星球的塵埃。這項研究發表在《皇家天文學會月報》(Monthly notice of The Royal Astronomical Society)上。研究證實，每當我們透過窗戶、走在人行道上或踏上卵石灘時，我們就會與數十億年前爆炸的恆星產生的物質產生互動。
博科園-科學科普｜參考期刊文獻:《皇家天文學會月報》
研究/來自： 噴氣推進實驗室
DOI: 10.1093/mnras/sty1713
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