好壯觀!兩顆恆星先合併成藍超巨星,然後再變成超新星爆炸!

2020-11-23 騰訊網

日本理化學研究所天體物理學家的模擬表明：銀河系附近星系中的一些超新星，可能起源於由兩顆恆星合併而成的藍超巨星爆炸。這種爆炸的不對稱性質，可能會提供在哪裡尋找在這場恆星災難中誕生難以捉摸的中子星線索。當一顆大質量恆星核心不能再承受自身引力時，就會發生核心塌陷超新星。核心自行塌陷，引發猛烈的爆炸，炸開恆星的外層，留下一個中子星或黑洞。

1987年天文學家看到一顆恆星在大麥哲倫星雲中爆炸，大麥哲倫星雲是我們銀河系最接近的鄰居之一。從那時起，科學家們一直在深入研究這顆被稱為SN1987A的超新星，以了解這顆恆星的性質及其命運。這類超新星的前身通常是一顆紅色超巨星，但觀測表明SN1987A是由一顆緻密的藍超巨星引起。日本理化學研究所天體物理大爆炸實驗室的小野雅美說：

為什麼前身恆星是藍色超級巨星，這一直是個謎。同時，SN1987A的X射線和伽馬射線觀測顯示，噴出的物質中有放射性鎳團。這種鎳是在恆星崩塌時在核心形成，現在正以每秒超過4000公裡的速度從恆星上疾馳而去。以前對超新星的模擬，一直無法完全解釋這種鎳是如何如此迅速地逃逸出來的。研究模擬了四顆前體恆星的非對稱核心塌縮超新星爆炸，並將它們與SN1987A的觀測結果進行了比較。

最接近的匹配涉及由兩顆恆星合併而成的藍超巨星祖先：一顆紅色超巨星和一顆主序星。在合併期間，較大的恆星會從較小伴星中剝離物質，而較小的伴星向內盤旋，直到完全被吸收，形成一個快速旋轉的藍色超級巨星，這是第一次對這顆超新星的鎳塊進行雙星合併情景測試，模擬準確地再現了鎳塊的高速運動以及兩股噴出物。模擬還可能有助於找到超新星期間形成的中子星，儘管搜索了30年，它仍然沒有找到。

在非球面爆炸中，中子星可能被踢向與大部分拋射物相反的方向，小野雅美的研究團隊建議天文學家應該在拋射物內部區域北部尋找這顆中子星。研究對SN1987A中的物質混合現象進行了非球面核坍縮超新星三維流體動力學模擬。研究了四種超新星模型和參數化非球面爆炸的影響，這四個超新星前模型包括一個藍超巨星(BSG)模型。另外兩個是基於單星演化的BSG模型和兩個紅超巨星(RSG)模型。

在所研究的爆炸(模擬)模型中，從觀測到的[FeⅡ]譜線剖面推斷，具有雙星合併前驅模型和非對稱雙極爆炸的模型，再現了對高速56Ni質量的約束，這種爆炸引發了噴射狀的爆炸。雙星合併前身模型用於物質混合的優點是C+O核和氦層的ρr3剖面平坦且延伸較小，這可能是以小的氦核質量為特徵。從最優爆炸模型出發，研究預測了雙極爆炸軸方向(最強爆炸方向)和中子星(NS)的衝擊速度和方向。

博科園｜研究/來自：日本理化學研究所

參考期刊《天體物理學》

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