首先要說的是,該項目由中國主導完成,通過對其膨脹分子氣體泡的研究,確定了超新星的起源。還有就是最后的三維圖看的簡單明了,而且很酷炫。
由南京大學學者主導的國際科學家團隊確定了著名的第谷超新星(Ia型)起源問題。該團隊觀測到了圍繞第谷超新星的膨脹分子氣體泡,這項發現為研究該超新星的神秘起源提供了關鍵的線索。這也是科學家首次清楚地探測到Ia型超新星前身星吹出的膨脹泡。
Ia型超新星是一類具有相似光度變化和譜線特征的超新星。天文學家將這類具有穩定峰值亮度的明亮超新星稱為“標準燭光”或“距離標尺”,多年來利用它們推算遙遠星系的距離,從而測量宇宙的大小和其它宇宙學參數。對Ia型超新星的觀測曾讓科學家們證明了宇宙的加速膨脹。
在我們的銀河系中,第谷超新星是最廣為研究的Ia型超新星,它為我們提供了一個研究Ia型超新星起源的理想范本。它得名于16世紀的著名的丹麥天文學家第谷•布拉赫,以紀念第谷對這顆超新星事件的詳盡的記錄。這顆1572年爆發的超新星,又名“SN 1572”,在中國明代也有明確的記載。《明實錄》中提到,這顆明亮的“客星”在白天也能看到。中國的記錄其實比第谷的發現還要早三天,并多觀測了兩個月。經過四百多年的演化,這顆距離我們8000光年的歷史超新星的遺跡其直徑已達到20光年。
圖一. 分子云泡中的第谷超新星遺跡。灰色:IRAM 30米望遠鏡觀測的一氧化碳分子氣體 ; 彩色:錢德拉X射線望遠鏡觀測的X射線輻射(圖片來源: NASA/CXC/Rutgers/J.Warren & J.Hughes et al.);.
經過數十年對第谷超新星遺跡的多波段觀測,天文學家對這顆著名的超新星以及整體Ia型超新星的起源仍存在諸多爭論。目前有兩個主流的兩個觀點:一種認為其前身星應該是一顆從鄰近伴星吸積物質的白矮星,即單簡并系統,當這顆白矮星質量增長達臨界質量,產生災難性的超新星爆炸。另一種觀點認為Ia型超新星來自兩顆互相繞轉的白矮星的并合。
一種Ia型超新星的爆炸機制:白矮星從伴星那里吸積氣體物質,當其達到臨界質量時,就會發生猛烈的核爆炸,產生超新星爆發。
另一種Ia型超新星的爆炸機制:源于兩顆互相繞轉的白矮星發生的并合。
這支由中國、英國和加拿大天文學家組成的團隊揭開第谷超新星的起源之謎,確證這顆著名的超新星來自單簡并系統。這項發現來自他們2013年在西班牙毫米波射電天文所(IRAM) 30米口徑射電望遠鏡的觀測,今年7月20日美國《天體物理學雜志》上發表了這項成果。
“如果第谷超新星形成于單簡并系統(一顆白矮星和一顆恒星組成),那么我們也許有機會看到環繞遺跡的星風泡,這個泡由白矮星吸積伴星物質的過程中產生的強烈星風掃積而成。”這項發現的第一作者、南京大學的周平博士提到, “我們開展專門的觀測,的確找到了這樣一個圍繞第谷的膨脹的分子氣體泡。”
“這個發現證實了這顆星的前身星是單簡并系統,因為雙白矮星系統不可能產生強烈的星風吹出這樣的一個泡”,南京大學的陳陽教授評論道,他是這項發現工作的合作者。要吹出這樣一個巨型泡,前身星星風的速度必須超過每秒幾百公里。我們現在看到,第谷超新星遺跡的高速沖擊波從內部席卷這個分子氣體泡殼層的景象正在上演。
圍繞第谷超新星遺跡的分子云泡的三維圖 (空間位置和速度維度;
第谷超新星遺跡遺跡與包圍它的稠密分子氣體相撞是一個令天文學家十分意外的現象,因為一般認為Ia型超新星周圍的星際介質密度應該非常低。事實上,第谷遺跡可能是目前銀河系內唯一的已知與分子云作用的Ia型超新星遺跡。也許在銀河星和其他星系中,還存在更多吸積星風產生的分子氣泡等待我們去探索。
本文標題:我國主導科研揭開第谷超新星的起源之謎
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