引发核弹爆炸的放射性元素铀或许能解释宇宙中更神秘的恒星爆炸

当恒星死亡时，它们会逐渐冷却成白矮星。新的研究提出，这些老化的白矮星冷却时，放射性元素铀原子会沉入到其中心，冻结成雪花状晶体，其大小甚至比沙粒还小。 研究的共同作者，美国伊利诺伊州立大学的理论物理学家马特·卡普兰认为，在那里，这些“雪花”可以充当宇宙中最微小的核弹，成为“引爆火药粉末桶的火花”。卡普兰表示：“了解这些爆炸如何发生很重要，包括从元素的产生到宇宙的膨胀。”

这些异常暗淡的恒星爆炸是LA型超新星的一部分，通常情况下，科学家认为，当白矮星从其轨道上的伴星吸取有关物质后，达到临界质量时，就会发生爆炸。因为LA型超新星在达到相同质量时就会发生爆炸，所以，它们的亮度是相同的。这种均匀的亮度，允许它们被用作测量宇宙T距离的标准。

然而，天文学家已经注意到一些LA型超新星比它们应有的亮度稍微暗淡一些。《物理评论快报》杂志接受的这项新研究提出了一种解释，即没有双星伴星的质量较小的白矮星，即使不吸收附近恒星的东西，也能以超新星的形式爆炸。这项研究的另一合著者，美国印第安纳大学的理论核天体物理学家查克·霍洛维茨说道：“也许我们不需要伴星，也许一颗恒星本身就可以爆炸。”

放射性的铀元素就像宇宙中最小的核弹一样，能引发白矮星爆炸裂变。白矮星是死亡恒星的残余核，其质量不到太阳质量的10倍。在脱落了外层之后，白矮星变成寒冷的、不燃烧的球体，主要由碳和氧组成，并混入一些其他元素，如放射性元素铀。在数十万年的缓慢冷却过程中，它们的原子冻结了，其中最重的原子——比如铀——下沉到核心并首先凝固。

传统上，科学家们认为这些白矮星，在其衰化过程中时，最终会缩小成冰冷的深色外壳。但科学家们指出，在某些情况下，这一过程可能会为大规模核弹爆炸创造条件。当下沉的铀原子相互碰撞时，它们会冻结，形成微小的放射性铀元素。在其形成的一个小时内，一个异常穿过核心的中子可能会撞碎它并引发裂变——一种原子分裂的核反应。这种裂变可能引发连锁反应，类似于核弹爆炸，最终点燃恒星的其余部分，并导致白矮星本身爆炸成超新星。

然而，如果想要发生这种连锁反应，就需要有大量的放射性同位素铀235。由于这种同位素会随着时间自然衰减，因此，这种爆炸只可能发生在寿命最短的最大的恒星中。较小的恒星，比如太阳，在大约50亿年后死亡时，当它们变成白矮星时，就不会产生足够的铀235来进行爆炸。某些科学家对此新论文产生了兴趣，但却对此结论表示怀疑。

放射性的铀元素就像宇宙中最小的核弹一样，能引发白矮星爆炸裂变。美国加州大学圣克鲁斯分校的天文学家瑞安·福里告诉记者：“ 如果这真的可行，这将是一种非常有趣的方法。”然而，福里指出，暗淡的LA型超新星往往来自古老的恒星群，而不是那些以年轻恒星为主的恒星群，在那里会发生这种类型的爆炸。”在年轻的恒星中，暗淡无光的LA型超新星非常少。

虽然研究表明：这种新的机制在物理上是可能的，但目前还不清楚这些单独的恒星爆炸是否真的发生，也不清楚它们发生的频率，以及也不清楚为它们提供燃料的裂变是如何触发的。卡普兰告诉记者：“现在，我们迫切地希望进行模拟，看看放射性铀元素是否真的能点燃裂变连锁反应，让恒星爆炸。即使它没有完全点燃，观察核心是否有微弱的燃烧，也会很有趣。”