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什么?“千新星”这个名字好陌生,它会是什么?是一千颗新星吗?

千新星是两个中子星合并或1个中子星与1个黑洞合并的结果,而超新星是白矮星吸积其伴星或2个白矮星合并造成的热失控导致超新星爆炸,还有一种就是核心坍缩造成的爆炸。本文将简略介绍下。

什么是新星?

首先我们需要简单了解下什么是新星?新星或经典新星是一种短暂的天文事件(瞬变天文事件),会导致一颗明亮而显而易见的“新”恒星的突然出现,并且它会在数周或数月内缓慢消失。新星通常涉及到两颗恒星之间的相互作用,并引起爆发产生很亮的亮度,这被认为是一个比前身恒星更亮的新天体。

新星“戏剧性”出现的原因是不同的,这主要取决于它们两个前身恒星的情况。所有观测到的新星都位于双星系统(前身星)中,或者是一对正在合并中的红矮星,或者是白矮星和另一颗恒星。

新星的主要分类的子类是经典新星,再发新星(RNe)和矮新星。 他们都被认为是激变变星。 发光的红色新星也是这个名称,也是激变变星,但它是由恒星合并引起的不同类型事件。 同样具有相似名称的是更有活力的超新星(SNe)和千新星(kilonovae)。

经典新星爆发是最常见的新星类型。它们很可能是在一个由白矮星和主序星、次巨星或红巨星组成的致密双星系统中产生的。当轨道周期下降到几天到一天的范围时,白矮星离其伴星足够近,开始将吸积的物质吸引到白矮星的表面,从而产生密集而浅的大气层。这种大气主要是氢气,并且被炽热白矮星的温度加热,最终达到临界温度,通过聚变导致迅速的热失控。

艺术家想像下,一颗白矮星在巨大的伴星下增生。图:NASA/CXC/M.Weiss

什么是千新星?

千新星(也称为宏新星或R-过程的超新星)是致密型双星系统中两个中子星或一个中子星与一个黑洞合并时发生的瞬态天文事件。千新星被认为是由于在合并过程中产生和抛射各向同性的重r过程核元素的放射性衰变而发射短γ射线爆和强电磁辐射。

“千新星(kilonova)”是由Metzger等人在2010年引入的天文术语。至所以叫做千新星,是因为他们表现出的峰值亮度达到了经典新星的1000倍。它们是典型超新星亮度的1/10到1/100,是大质量恒星的自爆结果。

第一个被发现的千新星是由尼尔·格雷尔斯雨燕天文台和KONUS/WIND航天器上的仪器探测到的短伽马射线爆发sGRB 130603B,然后这些信号由哈勃太空望远镜观测到。

两个致密天体的螺旋和合并是强大引力波(GW)的来源。千新星被认为是短伽马射线爆发(GRB)的前身,也是宇宙中稳定R-过程元素的主要来源。李立新和玻丹·帕琴斯基(BohdanPaczyński)于1998年介绍了中子星合并的基本模型。

哈勃太空望远镜观测到的第一颗千新星。图:NASA and ESA. Acknowledgment: A.J. Levan (U. Warwick), N.R. Tanvir (U. Leicester), and A. Fruchter and O. Fox (STScI)

什么是超新星?

超新星是一颗明亮的恒星,在几周、几个月或几年的时间里慢慢地从我们的视线中消失。

超新星比新星更具有活力。在拉丁语中,nova的意思是“新的”,在天文学上指的是一个看起来像是一颗临时的新的明亮恒星。 添加前缀“super-”是为了将超新星与普通新星区分开来,这些新星远没有那么明亮。 超新星这个词是由沃尔特·巴德(Walter Baade)和弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)于1931年创造的。

在过去的一千年中,我们的银河系内只观测到三颗肉眼可见的超新星事件,然而在其他河外星系中的许多事件只能用望远镜观测到,因为其亮度已经暗于人的肉眼。最近一次能够在银河系内直接观测到的超新星是公元1604年的开普勒超新星(SN 1604),但也发现了另外两个超新星的遗迹。对其他星系的超新星的统计观测表明,它们平均每个世纪在银河系中会出现三次,并且任何星系中的超新星使用现代天文望远镜几乎可以肯定能够观测到。

超新星可以以高达30000 km / s或10%光速的速度将一些物质(如果不是全部)抛射出离恒星很远的地方去。这将一股不断膨胀和快速移动的激波驱动到周围的星际物质中,从而扫过膨胀的气体和尘埃外壳,这被观察为超新星遗迹。超新星会创造、融合并抛出由核合成产生的大部分化学元素。超新星在用较重的原子量化学元素丰富星际物质方面发挥了重要作用。此外,超新星膨胀的激波可以触发新恒星的形成。预计超新星残骸将加速大部分银河系初级宇宙射线,但到目前为止,只发现了少数宇宙射线产生的直接证据。它们也是星系引力波潜在的强大来源。

理论研究表明,大多数超新星是由两种基本机制中的一种触发的:简并恒星中核聚变的突然重新点燃或大质量恒星核心的突然重力坍缩。在第一种情况下,简并白矮星可以通过吸积从伴星中积累足够的质量,或者是通过合并,以提高其核心温度,足以引发失控的核聚变,完全摧毁整个恒星。在第二种情况下,大质量恒星的核心可能会经历突然的引力坍缩,释放引力势能,并制造一场超新星爆炸。虽然一些观测到的超新星比这两种简化理论更复杂,但是天体物理坍缩力学已经被大多数天文学家建立并接受了一段时间。

SN 1994D(左下方的亮点)是在星系NGC 4526的一颗Ia超新星。图:NASA/ESA, The Hubble Key Project Team and The High-Z Supernova Search Team

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