在最近一系列超新星首次发现中,科学家在《科学》杂志上报道说,他们确定了一颗恒星,它在超新星中爆炸之前,在光谱的紫外线部分闪耀了几个小时。研究人员认为,这一发现代表了即将到来的超新星最早的可见迹象,即当膨胀的内部冲击波试图挣脱恒星的束缚但尚未将其撕裂时,温度会急剧上升。
II型超新星,或恒星爆炸,发生在质量至少是太阳八倍的恒星在其核心耗尽核燃料时。没有核能来膨胀它,其巨大的引力会导致核心内爆,产生冲击波,撕裂恒星的外层,最终将其炸开,释放出大量的X射线。但研究人员认为,死亡的第一个迹象实际上是当膨胀的冲击波在其前面发出热辐射时,恒星表面的升温。
“告诉你核心坍塌已经发生的第一批光子是这些紫外线光子,”英国牛津大学的天文学家凯文·肖温斯基说,他是这项研究的负责人。“这真的是非常宝贵的信息,因为当冲击波撞击恒星表面时,关于恒星本身的信息就很少了,”他说,因为恒星本身已经被摧毁了。”
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天文学家通常将超新星检测为可见光的闪光,这是在实际爆炸发生几天后,辐射冷却下来时发生的。 为了进行更深入的探索,他们必须发挥创造力或幸运。今年3月,天文学家报告说,当望远镜恰好对准它的宿主星系以研究先前的超新星时,他们观测到了来自超新星SN 2008D的X射线爆发。
在这项新研究中,肖温斯基和他的同事将他们用可见光发现的超新星数据库与美国宇航局的GALEX(星系演化探测器)卫星在2004年初拍摄的恒星紫外线测量结果进行了比较。他们发现了一次爆炸——称为SNLS-04D2dc——其母星开始在紫外线下发光七个小时。他们估计,冲击波在紫外线爆发四小时后到达了恒星表面。
肖温斯基说,紫外线辉光的持续时间表明了恒星的大小。在这种情况下,它显然是以一种被称为红超巨星的膨胀形式存在的。他说,来自冲击波的热辐射会迅速加热恒星,使其颜色从红色变为蓝白色,最后变为紫外线。
那么研究人员下周会回头找到即将到来的超新星的更早迹象吗?这是不太可能的。他们认为,核心坍塌确实会有两个更早的信号:一种是在核反应过程中产生的、被称为中微子的幽灵粒子爆发,以及一种被称为引力波的时空涟漪的咔嗒声,但这两者都很难检测到。(事实上,引力波仍然让天文学家难以捉摸,尽管正在进行实验来寻找它们。)
太糟糕了,因为它们会揭示超新星的核心奥秘,肖温斯基说:“能量如何从核心坍塌转移到摧毁恒星?”他说,人们有一些想法,但“这两者之间的步骤我们仍然完全不了解。”