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这颗奇怪的恒星在超新星爆发中幸存下来,但比以前更加明亮

  • 2022-06-25
  • Scien

当谈到时尚出行时,没有什么比白矮星的结局更接近了。它们的热核自毁属于宇宙中最强大的爆炸之一,迫使恒星在辉煌的火焰中消失。

至少,这是我的想法。一项发现证实,一些白矮星表现平淡,假装死亡,但结果却比以前更加明亮。

十年前,超新星 SN 2012Z 在附近的螺旋星系 NGC 1309 中被发现,它短暂地发出绝唱,据大家所说,这应该预示着它的毁灭。

它的家乡星系的图像可以追溯到多年前,因此要确定哪颗恒星爆炸了,只需要研究后续图像来发现现在空旷的空间。

“当我们获得最新的哈勃数据时,我们期望看到两件事之一。要么这颗恒星完全消失,要么它仍然在那里,这意味着我们在爆炸前图像中看到的恒星并不是爆炸的那颗恒星,”说加州大学圣巴巴拉分校天文学家柯蒂斯·麦卡利。

“没有人预料到会看到一颗更亮的幸存恒星。这真是一个谜。”

尽管出人意料,但这次观察并非完全没有先例,它提供了越来越多的证据,表明死后的生命对于白矮星来说可能并不是一件奇怪的事情。

一旦一颗质量与太阳相当的恒星将其最后的氦气压缩成碳和氧,它就会塌缩成一个与地球大小相同的致密、白热球体。如果没有足够的质量来建造更大的元素,它就会慢慢地沸腾,经过亿万年的冷却,直到最终变暗变成冰冷的黑色肿块。

如果这样一个耗尽的恒星核心有一个慷慨的伴侣星在附近绕轨道运行的生命可能会持续更长的时间,因为它会吸走一些额外的气体。

然而,在关键时刻,所有额外的质量都有可能将碳推向聚变,引发失控反应,瞬间释放出巨大的能量,将恒星撕裂,形成所谓的 Ia 型超新星。

通常情况下,白矮星曾经占据的空间中不会留下任何值得注意的东西——只有不断膨胀的恒星内脏云飘入宇宙,并因残余辐射而发出微弱的光芒。

这些特定的爆炸是如此精确,它们都以大致相同的亮度燃烧,这使得它们很方便测量距离跨越宇宙。

但并非所有爆炸都是如此标准。更常见的 Iax 型超新星不太像烟花,而更像潮湿的爆管,以相对沉闷的呜咽声缓慢爆炸。

它们甚至可能没有那么具有破坏性,在一些不那么令人印象深刻的超新星爆发后,发现了高密度物质的迹象,并带有厚厚的光球层的特征。

(McCully 等人,《天体物理学杂志》,2022 年)

多于: SN 2012Z 之前和之后的 NGC 1309 彩色图像。左侧面板显示 NGC 1309 的哈勃遗产(爆炸前)图像。顶部中间面板显示爆炸前图像中超新星位置的放大图。右上角显示 2013 年访问的 SN~2012Z。中下图显示了2016年最新观测中SN~2012Z的位置。右下图显示了爆炸前图像与2016年观测图像之间的差异图像。

发现 SN 2012Z 在其自身的超新星爆发后猛烈地辐射,这毫无疑问地表明,在某些情况下,即使不是很多情况下,白矮星即使在热核化后也能保持完整。

究竟为什么这颗特殊的恒星不仅没有自行撕裂,而且碰巧回来时变得更加明亮,这仍然是一个谜。这一发现背后的研究人员推测,爆炸只是搅动了物体,使其物质重新沉淀成密度较小、更加膨胀的形式。

由于体积更大,白矮星的冷却残骸看起来比以往任何时候都更加明亮。

“Ia 型超新星的影响是深远的,”说麦卡利。

“我们发现超新星至少可以生长到极限并爆炸。然而,爆炸很弱,至少在某些时候是这样。现在我们需要了解是什么让超新星失败并成为 Iax 型,以及是什么让超新星成功成为 Ia 型。”

这项研究发表于天体物理学杂志。

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