什麼因素觸發恆星的爆炸?這就是超新星發光的原因

2020-12-04 山川異域合作共贏

是什麼使超新星發光?一項新技術使天文學家可以更仔細地了解是什麼使某些恆星屠殺如此令人難以置信的發光。

一個典型的爆炸星在其峰值時會產生多達十億個太陽的光。但是,所謂的超發光超新星屬於自己的稀有物種,比「普通」表親發光數百倍。是什麼機制推動了這些超級強大的爆炸?

最近的一項研究使用一種新方法來回答該問題。在周一的自然天文學中,瑞典斯德哥爾摩大學和加州理工學院的Ragnhild Lunnan及其同事報告了對超級發光新星iPTF16eh的詳細分析,iPTF16eh是由Palomar Transient Factory在2015年12月發現的。它是已知最發光的超新星之一(儘管它沒有打破了2015年發現的記錄保持者)。最重要的是,這顆超新星在光譜中顯示出天文學家從未見過的特徵。

當這顆恆星變成超新星時,爆炸的光從恆星周圍厚厚的氣體層反射出來,產生了一條發射線,天文學家在首次噴發後的一年就跟蹤了它。內森·史密斯(亞利桑那大學)說:「到目前為止,我們研究的大多數光回波都是被距離超新星很遠的塵埃反射的光。但是在這種情況下,光在靠近恆星的氣體中迴蕩,提供了有關其破壞的詳細信息。

事實證明,氣態繭正在如此迅速地擴張-每秒3,300公裡,即700萬英裡/小時-一定是爆炸性噴射的結果,而不是其他大質量恆星死亡之前的那種穩定風。倫南及其同事認為,這種爆發發生在整個恆星爆發之前大約30年,它指出了一個特殊的死亡原因:脈衝對不穩定事件。

隨著超過100個太陽的質量超過恆星的燃料耗盡,它們的核心燃燒,事情開始變得混亂。這些恆星開始在其核中融合元素,而不是將元素融合,而是開始產生電子對及其反物質夥伴正電子。當成對產生將能量從恆星的支撐系統中帶走時,它將導致核心爆炸,進而引發核聚變。在真正巨大的恆星中(太陽質量超過130的恆星),足以引起「計劃外的快速拆卸」。

但是,在質量介於100至130太陽質量的恆星中,爆炸結果並不那麼迅速。取而代之的是,這種中等質量的恆星在經歷數小時到數千年的任何時間的核坍塌之前,都會交替發生脈衝內爆和燃燒。脈動可以發射出大量的質量,研究人員認為,從最初的115個太陽質量恆星中噴出10個太陽質量與觀測結果相符。

但是,史密斯警告說:「這並不一定排除其他可能性。」 他解釋說,脈衝對不穩定的情況做出了各種各樣的預測,這與許多超新星的觀測結果是一致的。但是其他想法仍然可行:例如,恆星可能是一個磁星,其磁場非常強,可以放大其坍塌的後果。理所當然的,史密斯認為,磁星的情景並不能預測超新星出現前30年的爆炸性物質噴射,但這並不意味著它不可能發生。

無論如何,一個單一的解釋可能不足以顯示所有的超發光超新星-它們只是表現出太多的多樣性。但是現在,天文學家在工具箱中有了一種新穎的新工具,可以用來探索恆星屠殺。

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