元素来自哪里?京都大学似乎有新发现

京都，日本——“我们为何在此？”是人类最根本且持久的问题。追溯元素的起源是对这一问题最直接的深层解答尝试。我们知道许多元素是在恒星和超新星内部产生的，然后被释放到宇宙中，但某些关键元素的起源仍是一个谜团。

氯和钾，都是奇数质子数的元素——拥有奇数个质子——对生命和行星形成至关重要。根据当前的理论模型，恒星只产生这些元素的大约十分之一，在宇宙中的观测值与这一估计存在巨大差异，这一直困扰着天体物理学家。

这激发了京都大学和明治大学的一组研究人员去检查超新星遗迹中这些元素的痕迹。借助JAXA于2023年发射的XRISM（X射线成像与光谱探测任务）卫星，该团队得以进行高分辨率X射线光谱观测。

研究人员在京都大学和明治大学的推动下，开始检查超新星遗迹中这些元素的痕迹。利用日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）于2023年发射的XRISM——X射线成像与光谱探测任务——该团队能够对银河系内的 Cassiopeia A 超新星遗迹进行高分辨率X射线光谱观测。

科学家们使用了搭载在XRISM上的Resolve微热电偶装置，其能量分辨能力比以往的X射线探测器高出一个数量级，从而能够检测到稀有元素的微弱发射线。然后，他们分析了Cassiopeia A的X射线光谱，并将氯和钾的丰度与几种超新星核合成模型进行了比较。

团队发现了两种元素清晰的X射线发射线，其丰度远高于标准超新星模型的预测。这提供了首次观测证据表明超新星可以产生足够的氯和钾。研究团队建议，在大质量恒星内部由于快速旋转、双星相互作用或壳层合并事件引起的强烈混合，可以显著增强这些元素的生成量。

“当我们第一次看到Resolve的数据时，我们检测到了之前从未预料到会在超新星爆发前出现的元素。” 发现这样的成果对我们自主研发的卫星来说，作为一名研究人员真是极大的喜悦，“相应的作者田口正彦如是说。

这些结果揭示了生命所需的重要元素是在恒星深处恶劣而强烈的环境中产生的，与生命起源所需的条件大相径庭。这项研究还展示了高精度X射线光谱学在探究元素和恒星内部物理过程的起源方面的强大能力。 Hiroyuki Uchida（对应的作者）说：“我很高兴我们即使只是稍微理解了一点爆炸恒星内部发生的事情，这也是一个很好的开始。”

接下来，团队计划使用XRISM观测其他超新星遗迹，以确定氯和钾的增强生产是否在大质量恒星中普遍存在，还是仅限于仙后A。这将有助于揭示此类内部混合过程是否是恒星演化中的普遍特征。“地球和生命是如何形成的这个问题，每个人都曾思考过至少一次。我们的研究仅揭示了这个宏大故事的一小部分，但能为此贡献一份力量，我感到非常荣幸。”通讯作者柴山海表示。

勇编撰自论文"Chlorine and Potassium Enrichment in the Cassiopeia A Supernova Remnant".Nature Astronomy.2025相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。