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我们可能已经发现了超新星碎片撞击邻近恒星的过程

【博科园-科学科普】超新星是宇宙中最活跃的一些事件,向星际介质发出巨大的冲击波。我们有充分的理由认为这些冲击波在它们有足够的机会消散之前就会发生。许多恒星都有伴星,行星或其他恒星在合理的接近轨道上运行。事实上有一整个亚型超新星似乎需要一个附近的伴星。

当恒星最终爆炸时,它的伴星显然会被碎片击中。图片版权:费米实验室(Fermilab)

那么当冲击波来袭时这些天体会发生什么呢?随着我们快速识别超新星的能力的提高,我们可能正处于发现的边缘。最近研究人员发现了一颗超新星爆炸发出的蓝光。而且在最详细的观测中,他们证明了这种发光来自于超新星碎片撞击伴星。

一颗超新星爆炸把附近的恒星包起来,这是不可避免的。例如Eta Carinae是一种由两颗恒星组成的系统,它们的质量至少是太阳质量的30倍,这意味着它们最终会作为一种ii型超新星爆发。无论哪个先爆炸,毫无疑问会把碎片送入第二。但有另一类超新星,即ia型超新星,它需要附近恒星的存在。

爆炸的“小矮人”

ia型超新星与白矮星的死亡有关,它的碳/氧丰富的恒星就像太阳一样。白矮星已经燃烧掉了所有的氢和氦燃料,但没有重力创造出碳和氧可以融合的条件。然而如果这些交叉达到一定的质量阈值,聚变就会突然重新启动,将白矮星吹到一个巨大的核爆炸中。

有两种方法可以让额外的质量到达白矮星。第一个是两个白矮星的碰撞,它们都被爆炸摧毁了。第二种是附近的伴星。在这种情况下白矮星可以从它的伴星那里吸取物质,慢慢生长直到它越过临界阈值并爆炸。爆炸发生时附近就会有一颗恒星,那么它会发生什么呢?

超新星是出了名的亮,这使得对附近任何事物的详细观测比挑战更大。但我们在过去的几年里看到过很多类型的超新星,而且由于它们都是通过类似的机制爆炸,它们产生的光具有许多共同特征。所以关键是要识别这些特征的偏差。

在一篇新的论文中一大群研究人员指出,最近的一些超新星出现了意想不到的蓝光。然后他们继续描述超新星SN 2017cbv,它在今年3月被发现。在这种情况下,超新星爆炸发生的前一天才被发现。在接下来的六周内随访观察让研究小组建立了一个关于超新星爆炸后果的详细记录(称为光曲线)。这一记录与我们所期望的典型的ia型超新星相比。

光子盈余

与标准的ia型超新星相比,SN - 2017cbv显示了所有波长的光,包括蓝色和紫外线区域。这在爆炸发生后的第一个星期里大部分都是明显的,因为光上升到它的最高点。在顶峰时期比你在典型的类型- ia型超新星中看到的更红的波长要多。

这可能会导致什么?为了找到答案,研究小组修改了ia型超新星的模型,其中包括一种撞击附近恒星的冲击波。修正后的模型很好地符合了数据,表明在峰值的5%到15%的光线来自于附近恒星的冲击波。

然而这一模型表明,这颗伴星距白矮星的距离接近4000万公里(比我们的太阳还要近一点)。这就在你所期望的伴星的最边缘,如果两者足够近可以共享物质。然而作者指出,这个模型假设他们在看的是一个理想的视角。如果这个角度偏离了,它看起来会变暗,这将使伴星看起来更遥远。

作者不认为这是一个结论性的证明,我们正在看一颗伴星,因为还有许多其他可能的解释没有被排除。这些包括不规则形状的碎片云,可以让更多的光线逃离,或者在爆炸后不久就能看到一团高放射性物质。还有一种可能是在爆炸前,一些物质被喷射出来,而额外的光则是爆炸的碎片,进入了早期的物质。

解决这个问题的最好方法当然是更多的观察。这不是我们看到的第一个比预期要亮一点的超新星。再加上一些关于早期超新星残骸的更详细的观点,可以帮助我们弄清到底是什么,我们正在研究……。

参考:天文物理杂志

作者:JOHN TIMMER 

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