天文学家终于揭开第谷超新星的起源之谜

2016-11-02 10:55:00 作者:采采(网友上传) 分类 : 科普

  腾讯太空讯 由南京大学学者主导的国际科学家团队确定了著名的第谷超新星(Ia型)起源问题。该团队观测到了围绕第谷超新星的膨胀分子气体泡,这项发现为研究该超新星的神秘起源提供了关键的线索。这也是科学家首次清楚地探测到Ia型超新星前身星吹出的膨胀泡。

  Ia型超新星是一类具有相似光度变化和谱线特征的超新星。天文学家将这类具有稳定峰值亮度的明亮超新星称为“标准烛光”或“距离标尺”,多年来利用它们推算遥远星系的距离,从而测量宇宙的大小和其它宇宙学参数。对Ia型超新星的观测曾让科学家们证明了宇宙的加速膨胀。

  在 我们的银河系中,第谷超新星是最广为研究的Ia型超新星,它为我们提供了一个研究Ia型超新星起源的理想范本。它得名于16世纪的著名的丹麦天文学家第谷 •布拉赫,以纪念第谷对这颗超新星事件的详尽的记录。这颗1572年爆发的超新星,又名“SN 1572”,在中国明代也有明确的记载。《明实录》中提到,这颗明亮的“客星”在白天也能看到。中国的记录其实比第谷的发现还要早三天,并多观测了两个 月。经过四百多年的演化,这颗距离我们8000光年的历史超新星的遗迹其直径已达到20光年。

  图一. 分子云泡中的第谷超新星遗迹。灰色:IRAM 30米望远镜观测的一氧化碳分子气体 (图片来源: 周平); 彩色:钱德拉X射线望远镜观测的X射线辐射(图片来源: NASA/CXC/Rutgers/J.Warren & J.Hughes et al.);.

  经过数十年对第谷超新星遗迹的多波段观测,天文学家对这颗著名的超新星以及整体Ia型超新星的起源仍存在诸多争论。目前有两个主流的两个观点:一种认为其 前身星应该是一颗从邻近伴星吸积物质的白矮星,即单简并系统,当这颗白矮星质量增长达临界质量,产生灾难性的超新星爆炸。另一种观点认为Ia型超新星来自 两颗互相绕转的白矮星的并合。

  一种Ia型超新星的爆炸机制:白矮星从伴星那里吸积气体物质,当其达到临界质量时,就会发生猛烈的核爆炸,产生超新星爆发。

  另一种Ia型超新星的爆炸机制:源于两颗互相绕转的白矮星发生的并合。

  这支由中国、英国和加拿大天文学家组成的团队揭开第谷超新星的起源之谜,确证这颗著名的超新星来自单简并系统。这项发现来自他们2013年在西班牙毫米波射电天文所(IRAM) 30米口径射电望远镜的观测,今年7月20日美国《天体物理学杂志》上发表了这项成果。

  “如 果第谷超新星形成于单简并系统(一颗白矮星和一颗恒星组成),那么我们也许有机会看到环绕遗迹的星风泡,这个泡由白矮星吸积伴星物质的过程中产生的强烈星 风扫积而成。”这项发现的第一作者、南京大学的周平博士提到, “我们开展专门的观测,的确找到了这样一个围绕第谷的膨胀的分子气体泡。”

  “这 个发现证实了这颗星的前身星是单简并系统,因为双白矮星系统不可能产生强烈的星风吹出这样的一个泡”,南京大学的陈阳教授评论道,他是这项发现工作的合作 者。要吹出这样一个巨型泡,前身星星风的速度必须超过每秒几百公里。我们现在看到,第谷超新星遗迹的高速冲击波从内部席卷这个分子气体泡壳层的景象正在上 演。

天文学家终于揭开第谷超新星的起源之谜

  图2 围绕第谷超新星遗迹的分子云泡的三维图 (空间位置和速度维度;图片来源: 周平)

  第谷超新星遗迹遗迹与包围它的稠密分子气体相撞是一个令天文学家十分意外的现象,因为一般认为Ia型超新星周围的星际介质密度应该非常低。事实上,第谷遗 迹可能是目前银河系内唯一的已知与分子云作用的Ia型超新星遗迹。也许在银河星和其他星系中,还存在更多吸积星风产生的分子气泡等待我们去探索。

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