新颖新星:氦驱动的恒星爆发可能留下诱人的残余物

首个所谓的氦新星,可能是大型白矮星从贫氢伴星吸积物质的结果,可能是超新星的前兆


关于支持科学新闻业

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。 通过购买订阅,您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。


2000年探测到的一次被称为新星的恒星爆炸形成了一个双瓣状的物质壳层,这些物质从恒星中喷射出来。 它的形状像领结,并继续以极高的速度膨胀。 但是,奇怪的是,从恒星向外流出的喷射物外壳缺乏氢,而氢是宇宙中最常见的气体。

英格兰华威大学的天体物理学家丹尼·斯蒂格斯说,以前从未观察到过这样的新星。 这个被称为船尾座V445的天体,因其构成中占主导地位的气体是氦而非氢,而被称作氦新星。

氦新星被认为起源于双星系统,其中一颗星是贫氢星,主要依靠氦来发光,另一颗星是白矮星,是耗尽恒星的超高密度残骸。 白矮星稳步地从其邻星吸积氦,直到达到足以触发核爆炸的密度和温度。 如果白矮星增长到足以超过临界的所谓钱德拉塞卡极限——大约是太阳质量的1.4倍——它将在一场被称为Ia型超新星的灾难性核爆炸中点燃。 但如果爆炸局限于较小白矮星上吸积氦的压缩壳层,那么结果就是氦新星,而白矮星会幸存下来。 这种新星曾被预测会发生,但在2000年船尾座V445爆发之前从未被观察到过。

在11月20日出版的《天体物理学杂志》上,斯蒂格斯和他的同事,在南非开普敦大学的天文学家帕特里克·伍特的领导下,描述了氦新星船尾座V445快速膨胀的壳层以及它对前身系统的指示意义。 基于多年的地面观测,斯蒂格斯和他的合著者估计船尾座V445距离我们约27,000光年。 作者从他们的研究活动中得出结论,壳层的瓣以每秒超过6,000公里的速度移动,每个瓣末端的星云团以更快的速度向外飞驰。

使氦新星不仅仅是天文奇观的一个考虑因素是它们可能有助于解释异常年轻的产生Ia型超新星的双星系统的观点。 这类爆炸受到了广泛的研究,因为作为所谓的标准烛光,Ia型超新星构成了宇宙距离测量的基础,尽管其潜在机制尚未得到很好的理解。

船尾座V445中的白矮星已被估计接近1.4太阳质量的极限,白矮星被认为在该极限点会以Ia型超新星的形式爆炸。 因此,假设白矮星继续吞噬其富氦邻星,并且它在新星爆发中没有喷射出过多的质量,它可能有一天会变成Ia型超新星。 斯蒂格斯说:“虽然我们不能保证,但船尾座V445系统中存在所有必要的条件。 你基本上是在这个双星系统中加载一个白矮星,它正以相当大的速率从这颗氦星接收物质。”

俄克拉荷马大学天体物理学家大卫·布兰奇称对新星的观测“精湛”,但没有明确称该双星是Ia型超新星前兆的有力候选者。 系统中的质量转移率尚不清楚,因此尚不清楚该双星将如何演化。 但是,这项新研究为以下模型提供了“重要的观测支持”:一颗氦星,与白矮星以轨道对的形式结合在一起,确实可以为致密白矮星提供足够的物质来引发爆炸。

斯蒂格斯承认,如果船尾座V445正在走向超新星,那么这条道路究竟有多长还是一个悬而未决的问题。 牢牢确定该系统未来的问题是,天文学家尚未清晰地观察到新星的核心,即其恒星前身所在的位置。 这些恒星仍然被一层模糊的尘埃笼罩着。 斯蒂格斯说:“我们需要等待外壳变薄时才能看到它。” “如果我们知道白矮星的质量以及旁边恒星的质量,以及它的轨道周期,那么我们就可以大致向前计算出在这种配置下爆炸需要多长时间。 但在这一点上,我们不知道这个数字。”

船尾座V445中的双星系统可能还需要几年才能变得可见。 斯蒂格斯指出,含有氢的普通新星通常会在一两年内变得可见。 他说:“已经九年了,我们仍然完全看不到该双星。 因为这是我们第一次看到氦新星,所以没有真正的基准。 我想我们也许不应该感到惊讶,因为我们不太清楚它需要多长时间以及它在做什么。”

© . All rights reserved.