本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点。
在 90 年代后期，两个天文学合作团队之间展开了一场竞赛。他们都即将取得一项将永远改变宇宙学领域的发现，尽管当时他们可能没有意识到这一点。“高红移超新星搜索小组”和“超新星宇宙学项目”都在研究一种奇特的爆炸恒星，称为 Ia 型超新星，并试图弄清楚宇宙的最终命运——是永远膨胀下去，还是最终减速停止并在“大坍缩”中反转自身？答案是：都不是。两个团队在不同的论文中报告说，一篇发表于 1998 年，另一篇发表于 1999 年，宇宙的膨胀实际上正在加速。也就是说，今天宇宙的膨胀速度比昨天快，明天宇宙的分离速度将比今天更快。这是一个相当出乎意料的结果。
天文学家认为，用于做出这项发现的超新星类型，Ia 型，发生在白矮星——一颗古老而致密的恒星，曾经类似于我们自己的太阳——与其双星伴星开始将伴星的物质拖到自身上，变得越来越大，直到最终，它无法再维持自身。此时，它会内爆，然后在一次明亮的超新星爆发中爆炸。白矮星的质量上限，超过这个上限它将变成超新星，被称为钱德拉塞卡质量，以预测其存在的印度天体物理学家的名字命名，他在 1930 年预测了它的存在。它是由一种称为电子简并的现象崩溃引起的。电子简并是泡利不相容原理的结果，该原理指出两个粒子不能同时占据相同的量子态。实际上，白矮星中的电子拒绝被进一步推近，产生一种排斥力，这种排斥力可以在一段时间内平衡由吸积物质引起的额外引力。然而，如果吸积到白矮星上的物质足够多，引力将超过电子简并力，白矮星将内爆。钱德拉塞卡极限是这两种相反的力完全平衡的点。一旦白矮星超过钱德拉塞卡极限，并在经历超新星阶段后，它将变成中子星，有时会变成黑洞。
欧洲南方天文台 (ESO) 有一个精彩的视频，展示了白矮星如何从其伴星吸取物质
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Ia 型超新星可能在两种不同的情况下产生。第一种情况是，双星系统中只有一颗恒星是白矮星，另一颗是像太阳这样的主序星，或者更进化的恒星，例如红巨星。第二种情况是，两颗恒星都是白矮星。
在只有一颗白矮星的情况下，超新星爆发后应该会留下物质。这种物质在白矮星内爆之前没有吸积到白矮星上，被称为星周物质，因为它围绕着恒星。在 Ia 型超新星附近探测到它将表明，产生该超新星的双星系统只包含一颗白矮星。
了解超新星的前身可能非常有价值。Ia 型超新星可用于测量宇宙尺度的距离。Ia 型超新星变亮和变暗方式的可预测模式揭示了它们的真实光度，可以将其与它们在我们看来有多亮进行比较，以找到它们的距离。使用这些超新星测量距离是两个天文学家团队发现宇宙加速膨胀的方式。我们说这种膨胀是由暗能量引起的，但“暗能量”这个词目前可能意味着许多不同的事物。更好地理解暗能量的主要证据之一可能有助于我们弄清楚它实际上是什么。这又让我们回到了那些 Ia 型超新星……
天文学家之前已经寻找过某些 Ia 型超新星周围的星周物质，并发现了证据表明它的存在。阿萨夫·斯特恩伯格博士，以色列魏茨曼科学研究所贝诺齐奥天体物理学中心的研究员，和他的同事们想更进一步，找出所有 Ia 型超新星是否都在其附近有这种物质。
斯特恩伯格和他的同事们希望通过观察 Ia 型超新星的光谱来检验他们的假设。光谱包含了来自恒星的光在到达地球途中所经过的一切物质的特征。来自附近有星周物质的超新星的光谱应该在其光谱中提供这种物质的明显迹象。斯特恩伯格和他的同事们寻找的迹象是钠原子的光吸收，因为这将表明存在冷的、中性的气体——星周物质。他们预计光谱中钠吸收产生的线也会发生蓝移。当某物发生“蓝移”时，它正在朝观察者——我们——移动，并远离其来源，在本例中是超新星。
斯特恩伯格和他的同事们查看了 35 颗 Ia 型超新星和 11 颗另一种类型（称为“核心坍缩”超新星）的光谱，这些光谱来自夏威夷凯克天文台的高分辨率阶梯光栅光谱仪 (HIRES) 和麦哲伦望远镜上的麦哲伦伊纳莫里京瓷阶梯光栅光谱仪 (MIKE)，麦哲伦望远镜是卡内基科学研究所的一部分。他们还研究了 6 个之前发表的 Ia 型超新星光谱和 7 个核心坍缩超新星光谱。
斯特恩伯格和他的同事们首先通过查阅天文数据库并使用斯隆数字巡天拍摄的现有图像， выяснили 每颗超新星有多远以及它来自哪种星系。然后，他们仔细观察了每颗超新星的光谱，留意可能揭示星周物质存在特征。
该团队发现，光谱中通常包含蓝移的钠吸收特征。他们检查了这些特征是否可能是由超新星宿主星系中的气体云或宿主星系吹来的风产生的，以及检查星际物质是否是原因，但发现最可能的解释是超新星本身固有的特征——他们正在寻找的星周物质。他们的结果表明，Ia 型超新星，或至少是附近螺旋星系中的一些 Ia 型超新星，是由只有一个白矮星的双星系统产生的。
希望这将是通往更好理解这些超新星起源的道路上的第一步之一，我们将不再纠结于它们是否真的是可靠的宇宙距离标尺这个问题。
参考文献
Sternberg A, Gal-Yam A, Simon JD, Leonard DC, Quimby RM, Phillips MM, Morrell N, Thompson IB, Ivans I, Marshall JL, Filippenko AV, Marcy GW, Bloom JS, Patat F, Foley RJ, Yong D, Penprase BE, Beeler DJ, Allende Prieto C, & Stringfellow GS (2011)。通过钠吸收特征研究 Ia 型超新星中的星周物质。《科学》(纽约，纽约州)，333 (6044), 856-9 PMID: 21836010
视频来源：ESO/M. Kornmesser