最亮超新星可能再次爆发

新的超新星机制将引发重复爆炸

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一项新的研究表明,去年发现的一种超强超新星可能再次爆发。研究人员报告称,超新星 2006gy 符合一种恒星爆炸模型,该模型应该已经产生了两次爆发,并可能在恒星熄灭之前最终发生第三次爆发。第二项研究提出,爆炸可能来自多颗恒星的结合。

SN 2006gy 在 9 月份首次引起了天文学家的注意。它的亮度是典型超新星的 100 倍,并在惊人的三个月内保持了全强度,而此时它的大部分同类物本应开始衰退。即使在八个月后,它的亮度也堪比所谓的 II 型超新星,即最常见的类型。释放的能量意味着爆炸的恒星是一个至少有 100 个太阳质量(太阳)的庞然大物。

超新星通常发生在大于 10 个太阳质量的恒星逐渐耗尽其氢和氦供应之后,这些氢和氦已经聚变成越来越重的元素。由于无法聚集热量来支撑其外层,耗尽燃料的恒星会内爆,并在最后的核能爆发中将其外壳向外喷射。


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为了解释 SN 2006gy 的大规模爆发,研究人员援引了一种竞争机制,称为对不稳定性,理论上它适用于大于 90 个太阳质量的恒星。在这种可以追溯到 1967 年的情景中,恒星内部的高能伽马射线会转化为电子和正电子对,从而耗尽通常有助于维持其内部压力的恒星能量,最终导致过早坍塌,释放出巨大的能量和光芒。

在新的自然杂志论文中,加州大学圣克鲁兹分校的天体物理学家斯坦·伍斯利和他的同事报告说,SN 2006gy 亮度的观测变化符合脉动对不稳定模型,假设该恒星最初有 95 到 130 个太阳质量,氦核约为 50 个太阳质量。

伍斯利和合著者亚历山大·海格在 2002 年开发的该模型预测,质量为 110 个太阳质量的恒星的初始内爆会先抛掉几个太阳质量的物质,然后点燃恒星的碳和氧燃料,并暂时阻止坍塌。大约七年后,对不稳定性将导致第二次崩溃,释放出较小但速度更快的物质脉冲。

伍斯利说,通常情况下,恒星本身会随着年龄的增长而膨胀,会吸收大部分这种冲击波的能量而不会释放光。但在这种情况下,这两个脉冲会相互碰撞,引发烟火。

加州大学伯克利分校的内森·史密斯说:“本质上,[第一个脉冲]可以像海绵一样吸收能量——然后将能量重新辐射为光。”他是最初指出 SN 2006gy 特殊亮度的研究小组的成员。新的研究“对我们最初提出的经验模型给出了很好的数值证实。”

伍斯利说,他“不愿为此倾家荡产”,部分原因是它要求初始恒星的质量损失速度慢于恒星演化的计算预测,但他补充说,“这是目前最好的模型。” 他指出,如果该模型是正确的,SN 2006gy 可能会再次爆发,或者可能会悄然坍塌成黑洞。

无论爆炸背后的机制是什么,本周第二篇自然杂志论文提出,初始恒星可能是由一颗大型、较老的恒星和一颗小型、较年轻的恒星碰撞形成的。阿姆斯特丹大学的合著者西蒙·波特吉斯·兹瓦特说,这将解释 SN 2006gy 中氢的存在,即使人们认为大质量恒星在超新星爆发前几十万年就耗尽了氢。

自从发现 SN 2006gy 以来,天文学家已经注意到第二颗亮度更高的超新星,它最早在 2005 年被观测到,但持续时间是普通的。史密斯指出,第三次爆炸的亮度和持续时间几乎与 SN 2006gy 相匹配,后者一直占据着聚光灯。

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