公元1181年中国天文学家记载超新星的900年宇宙之谜被揭开

2021年09月17日 20:55 次阅读 稿源:香港大学 条评论

柏坤霆星及其周边星云 Pa30 的假彩色图像,它们构成了 SN 1181 AD 事件的残余物。颜色代表红外线、光学和紫外线。中央图像中的轮廓显示 X 射线的发射。在七千五百光年的距离上,天空中的45角秒转换为100,000个天文单位。一个天文单位是地球和太阳之间的平均距离,约为 9300 万英里或 1.5 亿公里。

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中国人记录“客星”的历史由来已久。“客星”指突然在天空乍现的星星,只短暂地被看见,不久便黯然消失。时至今日,我们知道这是由罕见的超新星爆炸所释出的能量,源自重恒星或双星系统特殊的互动,令重元素例如铁积累在银河系,并留下中子星、脉冲星、黑洞及如蟹状星云般的气态残余物。

公元1181年时,有一颗不知名的客星在中国的天空被观测得到,而在记载中它明亮如土星,是过去一千年间唯一一颗未被鉴定的历史超新星。

今天,这个九百年之谜终于被香港大学领导的国际天文学团队解开了。由香港大学太空实验室(LSR)与物理学系连手,跟来自英国、西班牙、匈牙利和法国的硏究员合作,凭借新线索解开了这个谜团。

这项发现已于著名的天体物理学杂志《天文物理期刊》中发布,当中公布的包括对超新星SN 1181 AD 的鉴定及团队在2017年共同发现的“柏坤霆星”——一颗最热的沃夫瑞叶星(它本身就是一个很独特的天体),它的温度超过摄氏二十万度,被星云Pa30环绕着;而Pa30亦是由该团队的成员之一Dana PATCHICK在2013年时发现的。

SN 1181 区域,中国星群用红线表示。 Pa30 的位置用黑色十字表示。绿线表示现代仙后座。据称超新星位于华盖和川社之间的中国“月球小屋”奎(两条紫色虚线之间),靠近王梁。 蓝色十字为SN 1181 的最佳估计平均位置,蓝色圆形为一个半径 5 度的误差圆。

港大太空实验室总监兼通讯作者柏坤霆教授表示:“根据我们的数据显示,这颗恒星的膨胀气体云在大约一千年前的一次爆炸中以约每秒1,100 公里的极端速度膨胀;与超新星SN 1181 AD事件吻合。不仅如此,Pa30和柏坤霆星在天空中的恒星位置也符合中国和日本与客星相关的记载,误差在 3.5 度以内 ——完全在可接受的误差范围之内。”这个论点跟合著作者 Albert ZIJLSTRA 教授(曼彻斯特大学天体物理学教授、LSR的重要成员及港大孔庆荧杰出客座教授席(科技))首次提出的论点吻合。

Pa30和柏坤霆星以往被认为是两个白矮星合并的结果——密集的死星导致罕见的Iax型超新星。根据历史纪录的亮度和现代距离比对后,意味该事件比典型的超新星暗淡,符合罕见的Iax型,唯整个银河系中第二次出现的现象。

该论文的第一作者、LSR成员及港大博士后研究员Andreas RITTER 博士,说:“综合年龄、位置、客星的亮度和六个月的能见度记录,显示柏坤霆星及其周边星云Pa30 确实是超新星SN 1181 AD的对应物。”

超新星SN 1181 AD 事件也是唯一可以对残余恒星和周边星云,进行详细研究的Iax型超新星。结合柏坤霆星本身极端和非凡的性质,以及它们与公元1181年超新星的联系,此发现具有相当大的科学和历史意义。最后,柏坤霆星是已知的唯一一颗既不是来自重质量前身星,也不是来自行星状星云中心恒星的沃夫瑞叶星。相反,它是两颗白矮星合并加上Iax型超新星爆炸的结果;是次发现终于赋予此星具体的历史依据。

有关研究论文请参看以下链接:

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac2253

图片下载:

https://www.scifac.hku.hk/press

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