高光度超新星

高光度超新星

天文學家發現了新的超新星類型,被稱之為高光度超新星,這種超新星釋放輝光比此前發現的超新星更加亮,範圍從兩倍到一百倍不等。高光度超新星爆發事件源於核心出現坍縮,很明顯這個過程會涉及到鎳放射性同位素在這些瀕臨死亡恆星上的行為機制,其質量相當於數倍的太陽質量。隨著放射性物質的衰變,可以釋放出大量的伽馬射線並且產生反物質,而反物質正是介入了超新星演化進程中。

簡介

仙后座第谷超新星爆發留下的殘骸物質和氣體團仙后座第谷超新星爆發留下的殘骸物質和氣體團

科學家們發現一種新的超新星類型,其被稱為高光度超新星(super-luminoussupernovae),這種超新星釋放的輝光比此前發現的超新星更亮,範圍可從兩倍至一百倍不等。很明顯此種高光度超新星有別於其他已發現的超新星。高光度超新星爆發事件源於核心出現坍縮,很明顯這個過程會涉及到放射性同位素在這些瀕臨死亡恆星上的行為機制,其質量相當於數倍的太陽質量。隨著放射性物質的衰變,可以釋放出大量的伽馬射線並且產生反物質,而反物質正是介入了超新星演化進程中。

起源

中子星-內部結構模型圖中子星-內部結構模型圖

根據觀測研究,研究人員認為高光度超新星從別的天體獲得了部分能量從而增加了其亮度,比如高速鏇轉的且磁場強大的中子星。從II型超新星的演化模型我們可以得出高光度II型超新星的爆發特徵,但是這種超新星又與II型超新星存在較大的區別。高光度II型超新星的特徵與我們所知的任何一種超新星模型都不吻合,而含氫量較低的高光度I型超新星是目前超新星觀測中發出輝光最強的超新星爆發。雖然這些超新星沒有被大質量含氫物質所包圍,但它們的起源仍然不可確定。

爆發原因

以色列魏茨曼科學研究所天體物理學家、本項研究的作者阿維沙·蓋爾·亞姆(AvishayGal-Yam)指出:“前科學家們已經對鎳放射性同位素形成方式進行著激烈的辯論,一種觀點認為該同位素形成於恆星核心區域,另一種理論則認為其存在於在即將崩潰的大質量恆星核反應中涉及氧元素的反應進程。”最有可能被天文學家觀測到的高光度超新星中應該是富含氫的類型,這些超新星通常周圍存在厚厚的氫物質層,導致所釋放的輝光出現被掩蓋的情況,因此科學家們很難推測是什麼原因導致了高光度超新星的爆發。

神秘之處

科學家阿維沙·蓋爾·亞姆認為高光度超新星的確有其神秘之處,其中一種可能性是缺乏氫的恆星膨脹到非常巨大的直徑,是我們太陽體積的十多倍,當它們發生超新星爆發時,就會釋放出更明亮的輝光,但也需要很長一段時間。而另一些天文學家尋找宇宙中的一種被稱為沃爾夫–拉葉星(Wolf-Rayetstar)的天體,作為一種大質量的天體,其質量將是太陽質量的數倍。由於沃爾夫–拉葉星的鏇轉速度較快,因此這些恆星將失去其恆星物質。

其神秘之處是因為我們知道這些天體的存在,而且可以在星系中觀測到它們,但目前尚不清楚其是否具備了超級超新星爆發的環境。通常情況下高光度超新星爆發有助於科學家們尋找在早期宇宙中重元素如何被形成,而且超新星爆發產生的明亮輝光還可以用於當做宇宙的燈塔。阿維沙·蓋爾·亞姆在8月24日出版在《科學》雜誌論文中提到了高光度超新星事件的研究,而第二份論文涉及到由雨燕軌道探測器和費米伽馬射線探測衛星提供的數據支持,也可對黑洞形成理論有個初步的認識。

背景資料

超新星爆發是宇宙最強大的爆炸事件之一,其中仍然有許多未解之謎被掩蓋在爆炸的塵埃中,但科學家們發現了爆炸起源的奧秘,其中涉及到強烈的伽馬射線暴,這是宇宙中最強的能量釋放之一,瞬間產生的輝光可超過一顆超新星爆發亮度的一百萬倍。宇宙中的一些恆星在其演化未了階段發生的強烈爆炸被認為是超新星爆發,也可以認為最強大的恆星能量釋放事件,瞬間達到的亮等可使我們輕而易舉地從天空中無數恆星世界中區別出來。

科學家們了解到兩種誘發超新星爆發的機制,一種類型的超新星被稱為Ia型超新星,這是一種已經吸積了伴星大量物質的白矮星,但質量處於強德拉塞卡極限之下,當溫度超過核聚變溫度閾值時,就會在瞬間釋放出能量。另一類為II型超新星,這是一種內部核坍縮而引爆的坍縮型超新星。圖中顯示了由美國國家航空航天局費米伽馬射線探測衛星對第谷超新星殘骸的能量釋放研究。

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