發現罕見宇宙紫外線閃光，有助於解釋白矮星爆炸和暗能量的作用
2020-07-25 科技領航人天體物理學家已經第二次發現伴隨白矮星爆炸的壯觀的紫外線（UV）閃光。
這是一種極為罕見的超新星，它將為人們提供一些長期存在的謎團的真知灼見，其中包括導致白矮星爆炸的原因，暗能量如何促進宇宙發展以及宇宙如何產生重金屬（例如鐵）。
- 圖註：藍點表示SN2019yvq在距地球1.4億光年的相對鄰近星系中的位置。
西北大學天體物理學家亞當·米勒（Adam Miller）表示：「紫外線閃光告訴我們有關白矮星爆炸的一些非常具體的信息。」 「隨著時間的流逝，爆炸的物質離源頭越來越遠。隨著爆炸物質變薄，我們可以看到越來越深。一年後，該物質將變得如此薄，我們將一路看到爆炸的中心。 」
米勒說，到那時，他的團隊將更多地了解這顆白矮星以及其他的白矮星，白矮星是死星密集的殘骸。
該論文將於7月23日在《天體物理學雜誌》上發表。
米勒是西北天體物理學跨學科探索與研究中心（CIERA）的研究員，也是時空遺留調查（LSST）公司數據科學研究金計劃的主任。
罕見的常見事件
研究人員使用加利福尼亞的茲維基（Zwicky）瞬變設施，於2019年12月（即爆炸發生的第二天）首次發現了奇特的超新星。該事件被稱為SN2019yvq，發生在距離地球1.4億光年的一個相對較近的星系中，非常接近龍形天龍座的尾部。
幾個小時之內，天體物理學家就使用了NASA的尼爾·蓋勒斯·斯威夫特天文臺來研究紫外線和X射線波長下的現象。他們立即將SN2019yvq歸類為Ia型（讀作「 one-A」）超新星，當白矮星爆炸時發生，這是一個相當普遍的事件。
「這些是宇宙中最常見的爆炸。」米勒說，「但是這種紫外線閃光非常特別。天文學家已經搜尋了好幾年，卻從未發現過。據我們所知，這實際上是第二次看到Ia型超新星紫外線閃光。」
神秘之謎
這種罕見的閃光持續了幾天，表明白矮星內部或附近的東西非常熱。由於白矮星隨著年齡的增長而變得越來越冷，熱浪湧入使天文學家感到困惑。
「產生紫外線的最簡單方法是使物體非常非常熱。」米勒說， 「我們需要比太陽熱得多的東西——比太陽溫度高三到四倍。大多數超新星都不那麼熱，所以您不會受到非常強烈的紫外線輻射。這顆超新星發生了一些異常現象，從而產生了一個非常熱的現象。」
米勒和他的團隊認為，這是理解為什麼白矮星爆炸的重要線索，該領域長期以來的一直是個謎。當前，存在多個相互競爭的假設。米勒r對探索四個不同的假設特別感興趣，這些假設與他的團隊從SN2019yvq進行的數據分析相匹配。
可能導致白矮星因紫外線閃光而爆炸的潛在情況：
- 白矮星消耗了它的伴星，並且變得如此巨大和不穩定，以至於爆炸。白矮星和伴星的物質發生碰撞，產生紫外線輻射。
- 白矮星核心中的極熱放射性物質與它的外層混合，導致外殼達到比通常更高的溫度。
- 氦的外層點燃白矮星內的碳，引起極熱的雙重爆炸和紫外線。
- 兩個白矮星合併，並與發射UV輻射的碰撞彈射一起引發爆炸。
米勒說：「一年之內，我們將能夠找出這四種可能性中哪一種是最有可能的解釋。」
驚天動地的見解
一旦研究人員知道了造成爆炸的原因，他們將運用這些發現來了解有關行星形成和暗能量的更多信息。
由於宇宙中的大多數鐵是由Ia型超新星產生的，因此更好地了解這一現象可以使我們更多地了解自己的星球。例如，爆炸恆星中的鐵構成了包括地球在內的所有巖石行星的核心。
「如果你想了解地球是如何形成的，就需要了解鐵的來源以及需要多少鐵。」米勒說， 「了解白矮星爆炸的方式，使我們對鐵是如何在整個宇宙中產生和分布的更精確的理解。」
弄清楚暗能量
白矮星在物理學家目前對暗能量的理解中也已經發揮了巨大作用。物理學家預測，白矮星爆炸時都具有相同的亮度。因此，Ia型超新星被視為「標準蠟燭」，從而使天文學家能夠準確計算爆炸距離地球的距離。使用超新星測量距離導致了暗能量的發現，這一發現獲得了2011年諾貝爾物理學獎。
「我們沒有直接的方法來測量到其他星系的距離。」米勒解釋說，「大多數星系實際上正在遠離我們。如果遙遠星系中存在Ia型超新星，我們可以用它來測量距離和速度的組合，從而確定宇宙的加速度。暗能量仍然是個謎。但是這些超新星是探測暗能量並了解暗能量的最好方法。」
通過更好地理解白矮星，米勒相信我們有可能更好地了解暗能量以及它使宇宙加速的速度。
「目前，在測量距離時，我們將所有這些爆炸視為相同，但是我們有充分的理由相信存在多種爆炸機制。」他說，「如果我們能夠確定確切的爆炸機制，我們認為我們可以更好地分離超新星並進行更精確的距離測量。」
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