Ia型超新星或许是侮辱和伤害的终极结合——一颗恒星从伴星那里窃取物质,达到临界质量,变得不稳定,然后释放出强大的核爆炸,足以摧毁或毁灭其已经衰弱的受害者。
在这些案例中,罪魁祸首是明确的:Ia型超新星源于被称为白矮星的小而致密恒星的灾难性爆炸。但受害者的身份却扑朔迷离,限制了依赖这些明亮信标作为标记的宇宙距离估计的精度。传统上,科学家们认为受害者是类似太阳的主序星或膨胀的巨星。但最近的研究表明,一种鲜为人知的机制——两颗白矮星配对在其中发挥着重要作用,其中一颗白矮星吞噬其轨道伴星,然后爆炸成为超新星。
现在,9月27日出版的《自然》杂志上的一项研究加强了后一种论点,结论是只有少数Ia型超新星源于主序星或巨星。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)那么,由双白矮星驱动的超新星可能是规则,而非例外。
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在宇宙中,Ia型超新星非常丰富,但在有记载的人类历史中,银河系中发生的超新星却很少。超新星1006就是这样一种罕见的事件,它的名字来源于公元1006年首次在地球上被观测到的年份。但其起源仍然不明朗。因此,西班牙加那利群岛天体物理研究所和拉拉古纳大学的乔纳伊·冈萨雷斯·埃尔南德斯和他的同事们寻找了伴星的遗迹,这颗伴星是那颗不幸的白矮星在爆炸前从中虹吸物质的。
超新星1006在距离地球7100光年的地方爆炸,因此爆炸的任何幸存遗迹都应该位于大约那个距离。但研究人员只在超新星遗址附近发现了少数几颗恒星,而且它们都是膨胀的红巨星。“巨星预计不会是Ia型超新星前身的伴星,因为剧烈爆炸的影响会移除巨星的所有包层,”冈萨雷斯·埃尔南德斯解释说,“只留下一个较小的白矮星式恒星。”
缺乏幸存的伴星似乎排除了任何大型恒星作为伴星的可能性,因为这种恒星的核心应该经受住了爆炸,并且今天仍然可见。因此,伴星很可能又是另一颗白矮星,这将不留下任何痕迹。结合其他主要徒劳的超新星幸存者搜索,研究人员估计,只有不到20%的Ia型超新星起源于经典假设的场景,即白矮星从一颗正常的(非白矮星)伴星那里吸取物质。
并非所有研究人员都同意。加利福尼亚州圣巴巴拉市拉斯昆布雷斯天文台全球望远镜网络的的天文学家安德鲁·豪威尔指出,他和他的同事最近发现证据表明,对于2011年在距离约6.75亿光年的星系中发现的Ia型超新星,存在正是这样一颗“正常”的伴星。他称新的《自然》论文中20%的说法“大大夸大了”,并指出一颗比太阳略小的正常恒星也不会留下任何可探测的痕迹,并且符合超新星1006伴星的要求。不过,在豪威尔看来,20%的数字可能专门适用于红巨星前身。
因此,各种恒星组合产生的Ia型超新星的实际百分比可能仍存在争议。但如果说从最近关于Ia型超新星起源的研究中有什么是明确的,那就是这些爆炸在其前身星方面绝非同质。豪威尔说,这种多样性不会损害暗能量的概念,暗能量是驱动宇宙加速膨胀的神秘实体,它是在首次在研究中被确定的,这些研究使用遥远的Ia型超新星的光芒来追踪宇宙距离。他说,暗能量的证据取决于超新星的相对亮度,“并且能够使用超新星的颜色及其光变曲线的形状来校准它们。”然而,解开这些宇宙信标的前身星——以及反过来,它们的内在亮度——将有助于研究人员提高其宇宙学测量的精度。
正如豪威尔在一封电子邮件中解释的那样:“假设我想通过使用人们的身高作为标准尺子来制作城市地图。我只需测量某人的视身高,假设他们是平均身高,我就可以得到距离。如果我知道人们的身高分布,我就知道这个假设有多好。并非每个距离都是准确的(并非每个人的身高都一样),但总的来说,我会做得相当好。”
他继续说道:“由于这是经验性的,我不需要知道,例如,每个人的母亲和父亲是谁才能相信结果。但这些信息可能会有所帮助。如果有些人是瑞典人,有些人是印度尼西亚人,那么知道这一点是有帮助的,因为这两个人群的平均身高不同。”