第一個(gè)視覺(jué)證據(jù)證實(shí)一顆恒星爆炸了兩次

所有超新星都是高能恒星爆炸。經(jīng)典的超新星是大質(zhì)量恒星，在其生命的盡頭爆炸，留下一個(gè)中子星或黑洞，以及由膨脹的氣體和塵埃組成的殘余物。

但超新星并不都是一樣的。有些發(fā)生在雙星系統(tǒng)中，它們被稱為 1a 型超新星。事實(shí)證明，其中一些 1a 型 SNe 可以引爆兩次。

與歐洲南方天文臺(tái) （ESO） 的甚大望遠(yuǎn)鏡 （VLT） 合作的天文學(xué)家檢測(cè)到的模式表明，一顆古老的超新星以 1a 型爆炸了兩次。超新星殘骸被稱為 SNR 0509-67.5，它位于大麥哲倫星云 （LMC） 中約 160,000 光年之外。

這一發(fā)現(xiàn)在自然天文學(xué)標(biāo)題為”超新星殘骸中的鈣是亞 Chandrasekhar 質(zhì)量爆炸的指紋."該研究的主要作者是澳大利亞新南威爾士大學(xué)堪培拉分校的博士生Priyam Das。

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1a 型超新星中的一顆恒星總是白矮星.白矮星是質(zhì)量不足以成為中子星或黑洞的恒星的演化終態(tài)。我們自己的太陽(yáng)在停止聚變后將結(jié)束它作為白矮星的生命。

白矮星的伴星范圍可以從另一顆白矮星到一顆大質(zhì)量恒星。白矮星的密度非常大，它們的引力將伴星的氣體吸入白矮星的表面。如果有足夠的質(zhì)量吸積，白矮星就會(huì)越過(guò)閾值，并重新點(diǎn)燃并觸發(fā)超新星爆炸。

然而，天文學(xué)家不確定圍繞這些超新星的一些細(xì)節(jié)。1a 型 SNe 通過(guò)制造鐵在銀河系中發(fā)揮著重要作用，天文學(xué)家想更多地了解它們。

“1a 型超新星作為宇宙學(xué)探測(cè)器發(fā)揮著重要作用暗能量并生產(chǎn)我們銀河系中一半以上的鐵，“研究人員在他們的文章中寫(xiě)道。

“盡管它們至關(guān)重要，但全面了解它們的祖先系統(tǒng)和觸發(fā)機(jī)制仍然是一個(gè)長(zhǎng)期存在的基本問(wèn)題。”

“白矮星的爆炸在天文學(xué)中起著至關(guān)重要的作用，”主要作者 Das 在新聞稿.“然而，盡管它們很重要，但引發(fā)它們爆炸的確切機(jī)制這一長(zhǎng)期存在的謎團(tuán)仍未解開(kāi)?！?/p>

天體物理學(xué)家一直在努力解釋 1a 型白矮星是如何工作的。一種流行的解釋是 Chandrasekhar 質(zhì)量爆炸模型。錢(qián)德拉塞卡極限是白矮星的質(zhì)量極限，約為 1.4 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。

低于這個(gè)極限，白矮星電子簡(jiǎn)并壓力支持恒星抵抗引力坍縮。當(dāng)白矮星從其伴星中吸取物質(zhì)突破這一質(zhì)量極限時(shí)，碳聚變會(huì)在恒星上點(diǎn)燃，并以 1a 型 SN 的形式爆炸。

隨著研究人員觀察到越來(lái)越多的 WD，這種模型受到了質(zhì)疑。它無(wú)法解釋 1a 型 SNe 的數(shù)量，其中許多似乎正在爆炸到 Chandrasekhar 質(zhì)量極限以下。這些是 1a 型 SNe 的 sub-Chandrasekhar 質(zhì)量。

出現(xiàn)了一個(gè)新模型來(lái)解釋這些 sub-Chandrasekhar 質(zhì)量 SNe，稱為雙爆模型。在這個(gè)模型中，WD 將氦吸積到其表面，直到它爆炸。爆炸向內(nèi)和向外發(fā)送沖擊波。

白矮星有碳氧核心，向內(nèi)傳播的激波壓縮了這個(gè)核心。如果沖擊足夠強(qiáng)大，它會(huì)觸發(fā)堆芯中的第二次爆炸，因此稱為“雙重爆炸”。

盡管天體物理學(xué)家已經(jīng)預(yù)測(cè)了這些雙爆炸 SNe，但沒(méi)有明確的視覺(jué)證據(jù)。當(dāng)研究人員研究這個(gè)問(wèn)題時(shí)，他們預(yù)測(cè)了這些 SNe 會(huì)留下什么化學(xué)“指紋”。他們發(fā)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立的鈣殼將是 1a 型 SNe 雙重爆炸的結(jié)果。

研究小組使用 VLT 及其多單元光譜探測(cè)器 （MUSE） 儀器檢查 SNR 0509-67.5，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)不同的鈣殼。作者寫(xiě)道：“我們發(fā)現(xiàn)了高度電離鈣 [Ca XV] 的雙殼形態(tài)和硫的單殼層 [S XII]，在反向沖擊噴射物中觀察到。

研究的合著者 Ivo Seitenzahl 表示，結(jié)果顯示“清楚地表明，白矮星可以在達(dá)到著名的 Chandrasekhar 質(zhì)量極限之前爆炸，而且'雙重爆炸'機(jī)制確實(shí)發(fā)生在自然界中”。

Seitenzahl 領(lǐng)導(dǎo)了觀察工作，研究進(jìn)行時(shí)他正在德國(guó)的海德堡理論研究所。

這些雙爆炸 1a 型 SNe 解釋了天體物理學(xué)家觀察到的一些事情。它們可以解釋 1a 型 SNe 的不同亮度和光譜特征，并且氦燃燒可以產(chǎn)生在其光譜特征中看到的中等質(zhì)量元素。它也可以解釋天文學(xué)家看到的 1a 型 SNe 具有不同的 WD 質(zhì)量和伴星類型。

作者解釋說(shuō)，當(dāng)一對(duì)雙白矮星合并時(shí)，四重爆炸 SN 也是可能的。

“最近的多維雙爆模擬表明，在 WD 合并場(chǎng)景中，除了主 WD 發(fā)生雙重爆炸外，伴生 WD 在受到爆炸的主 WD 彈射物的影響時(shí)也會(huì)發(fā)生雙重爆炸（導(dǎo)致'四重爆炸'），”他們?cè)诮Y(jié)論中寫(xiě)道。

“這種雙重爆炸也可能導(dǎo)致觀察到的鈣的雙殼結(jié)構(gòu)。”

1a 型 SNe 起著重要作用，對(duì)這些宇宙爆炸的更深入理解將有助于科學(xué)家理解幾件事。

SNe 是宇宙距離階梯中的標(biāo)準(zhǔn)蠟燭，了解它們將有助于宇宙學(xué)家了解暗能量，這是一種驅(qū)動(dòng)宇宙膨脹的神秘力量。

他們還在宇宙中產(chǎn)生大量的鐵。地球的質(zhì)量約為 32% 的鐵，沒(méi)有鐵，巖石行星不太可能形成。鐵還運(yùn)輸我們血液中的氧氣，這是我們自然界的重要組成部分。了解它的來(lái)源有助于我們了解大自然的整體結(jié)構(gòu)。

他們還在宇宙中產(chǎn)生大量的鐵。地球的質(zhì)量約為 32% 的鐵，沒(méi)有鐵，巖石行星不太可能形成。鐵還運(yùn)輸我們血液中的氧氣，這是我們自然界的重要組成部分。

了解它的來(lái)源有助于我們了解大自然的整體結(jié)構(gòu)。

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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