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揭开第谷超新星爆发成因

  丹麦著名天文学家第谷·布拉赫曾在1572年记录到一次超新星爆发,当时他在发现天空中突然出现了一颗从来没有看到过的“新星”。但其实这并不是一颗“新星”,而是原本就存在在那里的一颗非常暗弱的星球突然爆发,亮度可以瞬间增加数千万倍。这颗“新星”被命名为“第谷超新星”。后来,美国宇航局钱德拉X射线空间望远镜观测到了当年那次超新星爆发留下的遗迹。

  而现在,科学家们相信他们已经找到了第谷超新星形成的确切原因。这张壮观的图像将可能为科学家们揭示这一历史悬疑提供关键证据。

  科学家们相信这一个案例证明在双星系统中,一颗成员星发生超新星爆发时,另外一颗成员星可以不至于同时被摧毁。

  美国麻省理工学院的丹尼尔·王(DanielWang)是这一课题的研究人员,他说:“看起来这颗成员星距离那次剧烈的爆发很近,但是却相对完好的幸存了下来。不过当身边的伴星爆炸时,它可能还是受到了严重的冲击,加上它原先具有的轨道初速度,导致这颗恒星现在正以很高的速度穿行于空间之中。”

  第谷属于1a型超新星,这种超新星爆发由于亮度非常固定,很多时候在天文上会被用作“量天尺”,用以观测由于暗能量导致的宇宙加速膨胀。

  最近,一组科学家在对钱德拉望远镜的数据进行分析之后发现,在第谷超新星遗迹中存在一个X射线弓形激波。

  有证据显示,这种弓形激波是当一颗白矮星发生剧烈爆发,强大的冲击力剥离其附近伴星表面的物质进入太空而形成的。

  另一位科学家,来自中国科学院的卢方军表示:“有关Ia型超新星爆发的起因一直是一个悬而未决的问题。但由于它们是茫茫宇宙中的灯塔,我们必须搞清楚究竟是何种机制触发了这样的爆发现象。”

  目前有一种流行的理论,认为Ia超新星的发生时由于两颗白矮星的合并。不过根据这种理论,那么不应该会有任何伴星或由于爆发而剥离伴星表面物质这样的现象发生。

  还有另外一种流行的理论,认为Ia超新星的爆发是由于在双星系统中,一颗成员星是白矮星,它的强大引力从伴星身上夺取物质,导致自身的质量上升,直到重新点燃自己,引发剧烈的失控热核反应,将自己彻底炸毁。

  其实这两种状况只要具备了合适的条件确实都可能发生,但是这一次钱德拉的观测看来更倾向于支持第二种说法。

  另外,此次对第谷超新星的研究也发现了一个现象,那就是恒星似乎非常“顽强”:如此剧烈的近距离超新星爆发竟然只剥离了这颗伴星身上的一小部分物质。

  在此之前天文学家们也曾在超新星遗迹中观测到一颗以极高速度运行的单个恒星,现在看起来它很有可能也是属于某个双星系统毁灭后的孤独幸存者。

  根据观测到的X射线弓形激波形态,以及这颗幸存伴星的性质,研究小组计算出了那次可怕的超新星爆发之前,这一双星系统中两颗成员星的相互绕转周期以及两者之间的轨道距离。

  计算显示,这两颗恒星相互绕转的周期约为5天,距离约为100万分之一光年,这大致相当于太阳到地球距离的十分之一不到。相比之下,超新星爆发留下的遗迹现在的直径大约是20光年。

  这个弓形激波的特征还显示它是由伴星表面剥离的物质所形成的。如,这一遗迹的X射线辐射观测显示在弓形激波区附近存在一个明显的“阴影区”,这里激波被阻挡。这很显然是当物质从伴星表面被剥离进入太空时,由于其星体阻挡而形成的屏障区。

  卢方军说:“这是一个关键证据,证明第谷超新星是由一颗正常的伴星表面物质被爆炸剥离所形成的。我们现在似乎已经找到了这个证据。”

  这个弓形激波的形态非常特殊,和遗迹中其它的结构都不一样。在遗迹的其它部分先前也发现了一些纤维状结构,但它们的形状非常不同,这可能是由于受到宇宙射线加速导致的。

  有关这一研究的详细论文奖发表在5月份出版的《天体物理学报》。

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