超新星遗迹地图

一种新工具提供了爆炸恒星系统的详细三维化学视图 

两个超新星遗迹发出的光。绿色表示带电铁。

I. R. SEITENZAHL 等人。

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当一颗被称为白矮星的致密恒星核从附近轨道上的伴星获得足够的物质时,它会在 Ia 型超新星的核聚变爆炸中燃烧殆尽。这会喷射出新合成的元素,这些元素与星际气体混合,最终形成恒星和星系。但天体物理学家仍然不知道引发这些爆炸的具体条件。

堪培拉新南威尔士大学的天体物理学家 Ivo Seitenzahl 及其同事使用智利升级后的甚大望远镜 (VLT) 构建了前所未有的超新星遗迹三维化学图。匹兹堡大学的天体物理学家 Carles Badenes(未参与这项研究)表示,这些地图可以帮助科学家们反向推算,“限制这些爆炸的基本属性,包括动能的大小和爆炸恒星的质量”。

在超新星事件中,重元素以超音速从白矮星核心射出。这驱动冲击波向外穿过周围的星际气体和尘埃,另一个冲击波向后反弹到爆炸碎片中,最终将喷射出的物质加热到发射 X 射线的温度。科学家可以从这些 X 射线中了解超新星遗迹的成分,但目前的 X 射线仪器缺乏测量喷射物质运动的分辨率。


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Seitenzahl 的小组使用来自 VLT 的可见光数据,以一种新的方式分析了超新星遗迹,这在七月份的《物理评论快报》中有所描述。基本模型表明,Ia 型超新星产生了宇宙中大部分的铁。铁离超新星冲击波越远,应该带越强的电荷,并发出独特的可见光波长;然而,在 VLT 最近的仪器升级之前,这些发射都太微弱而无法探测到。

通过这次升级,研究人员在离我们银河系不远的大麦哲伦星云的超新星遗迹中探测到带电铁的同心层。通过带电铁释放的光的畸变模式,他们首次确定了 Ia 型超新星遗迹中向内冲击波的速度。普渡大学的天文学家 Dan Milisavljevic(也未参与这项工作)说:“这是一项令人兴奋的科学,它是由新技术实现的,并且恰好应用于需要它的[超新星]类型。”

Seitenzahl 的小组还发现,一颗特定的超新星起源于一颗白矮星,其质量被认为太小,无法引发如此大的爆炸,这表明关于这个过程还有更多需要了解的地方。进一步的研究可能会揭示更多关于 Ia 型超新星中产生的化学物质的细节,爆炸是在恒星表面还是内部引发,以及什么条件引发了爆炸。 

Rachel Berkowitz 是一位自由科学作家,也是Physics Magazine的特约编辑。她常驻不列颠哥伦比亚省温哥华和华盛顿州伊斯特桑德。

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大众科学 Magazine Vol 322 Issue 1本文最初以“超新星地图”为标题发表于大众科学 Magazine 第 322 卷第 1 期 (),第 21 页
doi:10.1038/scientificamerican0120-21
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