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一种神秘特殊的天文现象,多年后人们终于发现,可能是谁制西宁同
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  SN 贰零壹柒ein的前身恒星(想像图)。NASA / ESA / J. Olmsted

  在众多天象中,超新星无疑是最迷人最壮观的一种。超新星爆发通常发生在特定的恒星身上,这些恒星走到生命晚期后会发生爆炸,抛出它们的外壳。现在天文学家把大部分超新星按照光谱特征分为两大类(I型和II型),大部分超新星(包括它们的子类),都能够与一种前身恒星相对应。

  但是一直以来,天文学家都不能确定是哪一种恒星导致了Ic型超新星爆发。理论上,导致Ic型超新星爆发的恒星到了生命晚期,其外层的氢和氦会被剥离,并发生内核塌缩。最近两个天文学科研小组宣称,他们在哈勃太空望远镜提供的档案数据中,发现了人们梦寐以求想要寻找的这类恒星。

  Ia型超新星基本上是双星互动的结果。这类双星中的一颗是白矮星,且它和伴星之间的距离很近。白矮星会从其伴星身上攫取物质并积累在自己身上。经年累月之后,白矮星上积累的质量就会突破临界值。这时的白矮星就会爆发。在此过程中,大量的质能会被抛射出去。在我们看来,它就变成了一颗明亮的超新星。

  但Ic型超新星是I型超新星中的一个异类。它和Ib型一样,是大质量恒星内核塌缩导致的。大质量恒星内核塌缩产生的西宁同性生子超新星中,有大约贰零%是Ic型。产生Ic型的前身恒星是一些质量极大的恒星。它们的质量至少在太阳的叁零倍以上。理论上,这类恒星临终时,会失去其外层的氢和大部分氦,且能在失去这些物质后依然保持一定的亮度。但是一直以来,天文学家没有能够在观测中发现实例。

  可能是因为幸运,贰零壹柒年,天文学家在距离地球约陆伍零零万光年的旋涡星系NGC 叁玖叁捌内发现了一颗Ic型超新星(编号为SN 贰零壹柒ein)。随后,两个不同的科研小组,各自在哈勃太空望远镜拍摄于贰零零柒年的档案照片中,定位到了一颗可能是这颗超新星前身的恒星。

  NGC 叁玖叁捌的哈勃影像,超新星贰零壹柒ein位于其一条旋臂上。NASA / ESA / S. Van Dyk / W. Li

  两个科研小组的研究结果一致显示,SN 贰零壹柒ein的前身恒星,可能是一颗位于NGC 叁玖叁捌旋臂内的蓝超巨星。

  发现这颗蓝超巨星有一点运气的成分在里面。因为与其他之前发现的Ic型超新星相比,SN 贰零壹柒ein离我们较近,且亮度是一般Ic型超新星的伍至壹零倍。这让天文学家寻找它的前身恒星变得相对容易。

  但与此同时,这两个科研小组也都认为,SN 贰零壹柒ein爆发的原因,也存在两种可能。一种是,它曾是一颗极其炽热的明亮单星。如此是这样,那么它的质量大约是太阳的肆伍倍至伍伍倍。这种特性会导致其所含氢氦快速耗尽,并引发引力塌缩。

  包含两颗大质量蓝星的双星系统(想像图)。NASA

  第二种可能是,它其实是一对相距很近的双星。这对双星中的一颗质量大约是太阳的陆零倍至捌零倍,另一颗质量大约是太阳的肆捌倍。在这种情况下,质量较大的恒星在爆发成超新星前,会被其伴星剥掉氢和氦层。

  重点在于这第二种可能。因为根据流行的理论模型,是不可能出现这种情形的。天文学家一般认为,只有由较低质量恒星构成的双星,才有可能发生这种类似于Ia型超新星的爆发。这种较低质量双星通常由一颗低质量恒星内核,和一颗已经离开主序且已膨胀成为红巨星的伴星组成。

  这颗超新星前身恒星的发现,解了天文学家心中的一些疑惑。曾几何时,他们虽然知道Ic型超新星的光谱中缺乏氢和氦的特征,但一直不知道为什么会这样。有人认为是强烈的带电粒子风剥掉了这些物质,但没有证据能够证明这一点。

  也有人认为,相距很近的双星在爆发前,会抛掉它的整个外壳。但在这个案例中我们可以发现,这颗恒星在抛掉外壳后,依然拥有足够大的质量,使之爆发成为Ic型超新星。

  正在从伴星身上攫取物质的白矮星(想像图)。ESO / Kornmesser

  研究人员认为,Ic型超新星的这两种可能的产生方式,都会对我们当前对恒星演化和恒星形成机制的认识产生冲击。包括恒星诞生时的质量分布特点,以及多少恒星能够诞生在相互影响的双星系统中。这些问题是所有天文学家都想搞清楚的,而不仅仅是研究超新星的天文学家感兴趣。

  科研小组表示,他们将在超新星两年内暗淡下去之后,对其前身恒星的身份作出最终确认。届时,他们希望能够有新的大型太空望远镜,来查明这颗恒星是否仍然明亮,并希望能够对其亮度和质量作出更加精确的测定。

  这一发现填补了人们对恒星生命晚期行为认识中的空缺,还为天文学家提供了一个机遇,来更加深入地认识宇宙中恒星的形成和演化机制。相关研究成果,发表在柒月的《天体物理学期刊》和壹零月的《英国皇家天文学会月刊》上。



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