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暴力氦气反应触发超新星爆炸

发布时间:2018-05-15    点击量:4

上图:在第一次观测结束后约一个月(第一次观测),首次两天观测到一个特殊的Ia型超新星MUSSES1604D,其中包括Subaru / Hyper Suprime-Cam(左侧和中间)以及双子座北望远镜的后续观测)。下图:MUSSES1604D示意图(绿色圆圈表示超新星在观测期间停留的阶段)。学分:东京大学天文学研究所

em一项新的研究揭示证据表明,我们宇宙中最明亮的恒星爆炸可能是由白矮星表面的氦核爆炸触发的。 / em

许多明星因壮观的爆炸而结束生命。大多数巨大的恒星将最终爆发为超新星。尽管白矮星是我们的太阳这样一颗中等质量恒星的残余物,但如果白矮星是密集的双星系统中的一员,两颗恒星彼此相互围绕,它也可能发生爆炸。这种类型的超新星被归类为Ia。

由于Ia型超新星的均匀性和极高的亮度(比太阳明亮约50亿倍),它们被广泛用作天文测距的标准蜡烛。使用Ia型超新星最成功的例子是发现宇宙的加速扩张(2011年诺贝尔物理学奖)。尽管Ia型超新星宇宙学取得了巨大成功,但我们仍然对Ia型超新星的祖先系统以及Ia型超新星爆炸如何被点燃的基本问题感到困惑。

为了找到新的线索来解决这些长期存在的问题,江和他的合作者们的目标是在爆炸后的几天甚至一天内捕获Ia型超新星(以下简称“早相型Ia超新星”),使用安装在斯巴鲁望远镜上的Hyper Suprime-Cam,这是世界上最强大的测量设备。他们的科学研究项目于2016年成立,名为“MUSSES”,是“早期Ia型超新星多频带斯巴鲁调查(SNe Ia)”的缩写,包括东京大学,京都大学,国立大学日本天文台(NAOJ)等日本及国外机构。

“我们在一天晚上用Subaru / Hyper Suprime-Cam发现了超过100个超新星候选者,其中包括数天前仅爆炸的几颗超新星。不仅如此,在爆炸发现后不久,一种名为MUSSES1604D的Ia型超新星爆发。令人惊讶的是,MUSSES1604D在头几天比我们预期的要亮得多,而且我们还通过世界各地许多大型望远镜的后续观测发现了这个惊人物体的其他特性。“江说。

为了弄清楚这个神秘物体的起源,由Toshikazu Shigeyama(U-Tokyo)和Keiichi Maeda(京都大学)根据不同的理论模型进行了密集的计算模拟。经过3个多月的讨论和大量的计算实验,他们最终证实,这颗超新星的特征并不符合流行情景的预测,而是可以通过特定的爆炸机制自然解释。在这种情况下,白矮星表面氦的积累首先会引发爆炸性的氦燃烧,由此前兆事件产生的冲击波向内传播,并最终点燃白矮星核心的碳燃烧。 “一旦我们注意到他爆炸的可能性,每一个特点都很容易解释。这是第一个强有力的证据,一个理论预测的在20世纪80年代早期提出的恒星爆炸机制,确实存在于我们的宇宙中,“Maeda说。

爆炸前的白矮星的天文艺术由其表面的氦气爆炸引发。表面氦层的核爆炸触发内部冲击波,中央碳核聚变随后被点燃。学分:东京大学天文学研究所

这个结果回答了第一次引爆Ia型超新星爆炸的方式,并为我们宇宙中这些壮观现象的重要理解打开了大门。此外,考虑到Ia型超新星是明亮的光源,并已被用作远距离宇宙中的标准蜡烛,这一发现也为天文学家提供了新的想法,以进一步提高Ia型超新星宇宙学使用的准确性。江泽民的团队将继续进行MUSSES项目的进一步调查。 “我们期待在爆炸发生的一天内能找到更多的超新星,这应该会让我们进一步了解超新星的机制。更准确地了解他们的历史和行为将有助于所有研究人员进行更准确的宇宙测量,“Doi说。

出版物:Ji-an Jiang等,“由氦壳爆轰引发的早期闪光的混合型Ia型超新星”Nature 550,80-83(2017年10月5日)doi:10.1038 / nature23908

来源:University of东京

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