有史以来最亮的超新星是由白矮星旋转成红色巨星造成的

有史以来最亮的超新星是由白矮星旋转成红色巨星造成的
2020年08月06日 16:50 天文在线

简介:SN 2006gy是目前研究最多的超发光超新星之一,,它位于2.38亿光年外的英仙座,在螺旋星系NGC 1260,它爆炸时的能量是普通超新星的100倍。根据研究发现,SN 2006gy是一颗双星,其中一颗是白矮星,另一颗是巨大富含氢的恒星。

超发光超新星是宇宙中最明亮的爆炸。 短短几个月,一颗超发光的超新星可以释放出的能量和太阳在其整个生命周期内释放出的能量同样多。 它最亮的时候和整个星系一样明亮。

研究最多的超发光超新星(SLSN)之一称为SN 2006gy。 它的起源尚不明确,但是现在瑞典和日本的研究人员所认为,他们可能已经弄清楚了造成它的原因:白矮星与其它巨大恒星之间灾难性的相互作用。

SN 2006gy在距离地球约2.38亿光年的英仙座星座里,位于旋涡星系NGC 1260中。顾名思义,它是在2006年被发现的。天文学家团队通过钱德拉X射线天文台,凯克天文台等设施对它进行了观测研究。

“这是一次真正的巨大爆炸,比典型的超新星爆发的能量高一百倍”

--加州大学伯克利分校 内森·史密斯(Nathan Smith)

当SN 2006gy被发现时,加州大学伯克利分校的内森·史密斯(Nathan Smith)正领导着加州大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学家团队。 他说:“这无疑一场巨大的爆炸,比典型的超新星爆发的能量高一百倍,这意味着爆炸的恒星可能和我们现在知道的最重的恒星一样重,大约是太阳的150倍。 我们以前从未见过。”

当时的天文学家认为绝大多数这类恒星存在于早期的宇宙中。 因此,目睹这一爆炸事件给天文学家一次绝无仅有的了解早期宇宙的机会。

这张图展示了SN 2006gy本身的亮度以及它的变化,并且解释了与其他两类超新星相比SN2006gy有多亮。Ia型超新星是白矮星的热核爆炸,而II型超新星是大恒星相撞。有名的超新星SN1987A同样也展示了出来。SN2006gy不仅比别的超新星亮,亮的时间也更长。By NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al. –

不仅仅是SN 2006gy产生的能量引起了人们的关注,超发光超新星(SLSN)放射出一些奇怪的发射线使天文学家感到困惑。 现在,一组研究人员认为他们已经发现了SN 2006gy背后的秘密。 他们发表于《科学》杂志上的论文标题为“位于超发光瞬态SN 2006gy中心的Ia型超新星”。

这个团队包括瑞典斯德哥尔摩大学的研究人员以及京都大学,东京大学和广岛大学的同事。 研究小组观测到了仅在超新星出现一年后才出现的铁元素辐射线。 他们研究出几种解释这种现象的模型,并最终确定了一种。

哈勃望远镜下的SN2006gy 以及它的NGC1260银河系。Image Credit: Image: Fox, Ori D. et al. Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 454 (2015) no.4

“因为铁通常电离化(一个或多个电子被移除),所以从来没有人比较过SN2006gy产生的未知光谱中的中性铁的光谱 (铁会保留所有的电子)。 我们尝试过,并且非常激动地发现那些线整齐的排列,就像在光谱中看到的一样。”斯德哥尔摩大学天文系的安德斯·杰克斯坦特(Anders Jerkstrand)说。

“更让人激动的是它需要非常多的铁来形成这条线—至少太阳三分之一重量的铁—所以以前一些旧的现象都被推翻了,取而代之的是新的现象被发现了。”

新的现象中包括了一颗恒星正在变成超新星,它的周围有很早就存在的厚壳。

钱德拉X射线下的SN 2006gy (右上)以及NGC 1260星河系。这是纪录以来最亮的一颗。Image Credit: By NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith

根据团队的结论,SN2006gy一开始是一颗双星,其中一颗是和地球大小相似的白矮星。另一颗有很多氢气而且和我们的太阳系一样大,它们拥有紧密的轨道。

大的那颗现在正在进化的最后一步,而且膨胀的速度像点了把火一样。当它变大时,白矮星旋转着进入中性,被卷进这颗大恒星里。

在超新星前不到一个世纪,白矮星旋转时,更多大恒星释放出一部分包裹着它的物质。最终,白矮星到达了中心点,变得不稳定而爆炸成了Ia型超新星。当超新星爆炸时,一些物质会撞击进入到周围。这次巨大的爆炸产生了SN 2006gy的强光以及奇怪的发射线。

一位艺术家描绘的包括白矮星在内的双星。SN 2006gy就是这样的双星。 Image Credit: NASA/ Casey Reed.

“这颗隐藏在SN 2006gy的Ia型超新星颠覆了大多数研究学者的认知。” 安德斯·杰克斯坦特(Anders Jerkstrand)说,“一颗白矮星可以和巨大多氢的恒星在一个非常接近的轨道上。并且迅速爆炸进入到中心,给人们提供了很多关于双星进化理论的信息和白矮星爆炸的必要条件。”

SN 2006gy 非常亮,但其他也很接近。

另一颗超新星,SN 2005ap,比SN 2006gy还亮,但只是在它最亮的时候,并且只持续短短的几天。SN 2015(也叫ASASSN-151h)现在依旧比SN 2006gy亮,虽然他是一颗超发光超新星,它的特性天文界依旧各持己见。在最亮是,SN 2015L比太阳570倍,2整个银河系加起来的光的20倍还亮。

作者: Evan Gough

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