神秘的白矮星在热核超新星爆炸SN 2012Z中存活了下来

2022年06月26日 14:25 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

超新星是一颗恒星的灾难性爆炸,特别是热核超新星,它预示着一颗白矮星的完全毁灭,在粉身碎骨地炸成星际尘埃意外什么都不会留下,至少那是天体物理学模型和观测结果所表明的。因此,当一个天文学家小组用哈勃太空望远镜去检查奇特的热核超新星SN 2012Z的现场时,他们震惊地发现,这颗恒星竟然在爆炸中幸存下来。

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它不仅幸存下来,而且这颗恒星在超新星之后实际上比之前更加明亮。第一作者柯蒂斯-麦卡利(Curtis McCully),加州大学圣巴巴拉分校和Las Cumbres天文台的博士后研究员,在美国天文学会第240次会议的新闻发布会上介绍了这些发现,并在《天体物理学杂志》上发表了一篇文章。这些令人困惑的结果提供了关于宇宙中一些最常见但又最神秘的爆炸的起源的新信息。

这些被称为Ia型超新星的热核超新星,是天文学家测量宇宙距离的一些最重要的工具。从1998年开始,对这些爆炸的观测显示,宇宙一直在以一种不断加速的速度膨胀。这被认为是由于暗能量造成的,暗能量的发现在2011年赢得了诺贝尔物理学奖。

左图:超新星2012Z之前的NGC 1309星系的彩色图像。右图。从右上角顺时针方向:超新星爆炸前的位置;2013年访问期间的SN~2012Z;爆炸前的图像和2016年观测的差异;2016年最新观测中的SN~2012Z的位置。

虽然热核超新星对天文学至关重要,但人们对它们的起源却知之甚少。天文学家们一致认为,它们是白矮星的毁灭,白矮星的质量大约是太阳的质量挤在地球的大小。导致这些恒星爆炸的原因尚不清楚。一种理论认为,白矮星从一颗伴星上偷取物质。当白矮星变得太重时,热核反应在核心中点燃,导致失控爆炸,最终彻底被摧毁。

柯蒂斯-麦卡利

SN 2012Z是一种奇怪的热核爆炸类型,有时被称为Iax型超新星。它们是更传统的Ia型超新星的较暗、较弱的表兄弟。由于它们的威力较小,爆炸速度较慢,一些科学家推测它们是失败的Ia型超新星。新的观测结果证实了这一假设。

2012年,在附近的螺旋星系NGC 1309中检测到了2012Z号超新星,在2012Z号超新星之前的几年里,人们对它进行了深入的研究,并在许多哈勃图像中捕捉到了它。2013年拍摄了哈勃图像,以确定旧图像中的哪颗恒星与爆炸的恒星相一致。2014年对这些数据的分析是成功的--科学家们能够在2012Z号超新星的确切位置确定这颗星。这是第一次确定白矮星超新星的原生星。

"当我们得到最新的哈勃数据时,我们期待着看到两种情况中的一种,"麦卡利说。"要么这颗恒星已经完全消失了,要么它仍然在那里,这意味着我们在爆炸前的图像中看到的恒星并不是爆炸的那颗。没有人想到会看到一颗幸存的恒星,而且更亮。那是一个真正的难题。"

麦卡利和研究小组认为,这颗半爆炸的恒星变得更亮,因为它膨胀到一个更大的状态。超新星的强度不足以吹走所有的物质,所以其中一些物质又落入了所谓的束缚残余物。随着时间的推移,他们预计这颗恒星将慢慢恢复到其初始状态,只是质量更小,体积更大。矛盾的是,对于白矮星来说,它们的质量越小,它们的直径就越大。

安迪-豪威尔

"这颗幸存的恒星有点像《星球大战》中的欧比旺-克诺比作为武力幽灵回来了,"共同作者、加州大学圣巴巴拉分校的兼职教授和拉斯坎布雷斯天文台的高级职员科学家安迪-豪威尔说。"宇宙大自然试图击倒这颗恒星,但是它回归的力量比我们想象的还要强大。它仍然是同一颗星,但以不同的形式回来了,它超越了死亡。"

几十年来,科学家们认为Ia型超新星是在白矮星的体积达到某个极限时爆炸的,这个极限称为钱德拉塞卡极限,大约是太阳质量的1.4倍。这个模型在过去几年里已经有些失宠了,因为许多超新星被发现质量比这要小,而且新的理论观点表明,有其他东西导致它们爆炸。天文学家们不确定恒星在爆炸前是否曾经接近钱德拉塞卡极限。研究作者现在认为,这种增长到极限的情况正是发生在SN 2012Z身上的情况。

麦卡利说:"这对Ia型超新星的影响是深刻的。"我们已经发现,超新星至少可以增长到极限并发生爆炸。然而,这些爆炸是微弱的,至少在某些时候是如此。现在我们需要了解是什么让一颗超新星失败并成为Iax型,又是什么让一颗超新星成功成为Ia型。"

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