​在宇宙中，遍佈著許多不同種類的恆星。不同大小的恆星，生命週期也不同，最終的結局也有所不同。一項新的研究發現，在一些大品質的恆星內部，元素氖（Ne）可以俘獲在恆星核心的電子，從而導致恆星坍縮成中子星，併產生超新星。

研究人員將目標鎖定在品質為太陽品質的8到10倍的恆星，這些恆星通常具有一個由氧（O）、氖（Ne）和鎂（Mg）組成的核心（簡稱ONeMg核心）。核心中含有大量的簡併電子，這意味著在緻密的空間中含有大量電子，這些電子具有足夠的能量來對抗引力，從而避免核心坍縮。然而，一旦核心的密度足夠高，電子就會被同樣存在於核心的鎂和氖所消耗。

過去已有研究證實，一旦核心的品質接近錢德拉塞卡極限，鎂和氖就會開始吞噬電子，產生所謂的電子俘獲過程。但關於電子俘獲是否會導致中子星的形成，卻一直存在爭議。為此，天文學家研究了一顆品質為太陽品質8.4倍的恆星的演化過程，並運行了計算機模擬來尋找答案。

通過一些最新的與密度以及溫度相關的電子俘獲率資料，研究人員模擬了恆星核心的演化，恆星的核心是由簡併電子的壓力對恆星自身引力的對抗所維持的。由於鎂和氖主要吞噬電子，因此電子數量會減少，核心也迅速縮小。

電子俘獲還會釋放熱量。當星核的中心密度超過10¹⁰g/cm³時，核心中會啟動氧燃燒，併產生鐵、鎳等鐵族原子核。這時，溫度會變得非常高，從而使質子得到自由並逃逸。在此之後，電子開始變得更容易被自由的質子和鐵族原子核俘獲，由於其密度如此之高，以至於核心在沒有產生熱核爆炸的情況下就坍縮了。

在新的電子俘獲率下，氧燃燒會在稍微偏離中心的位置發生。儘管如此，坍縮形成了一顆中子星，並引發了超新星爆炸，這表明超新星是可以由電子俘獲引發的。

○ a. 一個含有氧（O）、氖（Ne）和鎂（Mg）的恆星核心；b. 一旦核心的密度變得足夠高，鎂和氖就會開始吞噬電子並引發坍縮；c. 這會使得氧燃燒開始啟動，從而產生鐵族原子核和自由的質子，並繼續吞噬越來越多的電子，促使核進一步坍縮；d. 最後，坍縮核心的中心變成了一顆中子星，外層則爆炸產生超新星。| 圖片來源：Zha et al

前面我們已經提到，這些品質範圍在8到10倍太陽品質的恆星會形成由氧、鎂、氖構成的核心，ONeMg核心隨後會通過殼層燃燒而增加品質，恆星則將繼續演化。在這個後續的演化過程中，恆星的富含氫的包層會在一些機制（如星塵風等）之下損失品質。

這些恆星的命運最終有兩種結局：假如它幾乎已經失去了所有富含氫的包層，那麼就會形成一個由ONeMg構成的白矮星；假如包層的品質損失很少，ONeMg核心的品質接近錢德拉塞卡極限，恆星就會如研究人員在模擬中發現的那樣，形成一顆由電子俘獲引發的超新星。

○ 蟹狀星雲是中國天文學家在1054年就捕捉到的超新星殘骸。1982年，Nomoto等人認為這可能是由一顆初始品質約為9倍的恆星的電子俘獲超新星引起的。| 圖片來源：NASA, ESA, J. DePasquale (STScI), and R. Hurt (Caltech/IPAC)

研究人員認為，電子捕獲超新星或許就能解釋，早在1054年就被記錄下的形成了蟹狀星雲的超新星特性。

https://phys.org/news/2020-03-electron-eating-neon-star-collapse.html

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab4b4b