超新星 1006 号转瞬即逝,未留下任何伴星

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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


天文学家发现,1006 年照亮天空的一颗超新星转瞬即逝,并未留下任何伴星。这一结果为长期困扰天文学家的一个谜题提供了最新的线索——这种恒星爆炸是如何发生的?

超新星 1006 号于 1006 年(因此得名)爆发,从地球上可以看到。它可能是人类有史以来看到的最亮的恒星,并且可能足够明亮,可以在夜间阅读。天文学家知道它是一颗 Ia 型超新星——一种特殊的恒星末日,需要带上另一颗恒星一起经历。

Ia 型超新星是我们用来测量宇宙距离的宇宙阶梯上的一级。它们在发现宇宙加速膨胀中发挥了重要作用——这是由我们称之为暗能量的东西在 1998 年引起的。


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但是,这种宇宙爆炸的起源长期以来一直是一个有点神秘的问题。天文学家认为,Ia 型超新星有两种形成方式。这两种方式都涉及一颗白矮星,这是一颗类似于太阳未来会变成的死亡恒星,它从一颗毫无戒心的伴星那里聚集质量,然后在达到极限时爆炸成一颗耀眼的超新星。一种方式是快速的,从另一颗围绕即将爆炸的白矮星运行的白矮星那里窃取物质,并在过程中将其分解。另一种方式是缓慢的,白矮星随着时间的推移从一颗更像现在的太阳或巨星的伴星那里拖走物质。

至关重要的是,第二种缓慢的方法会留下一个明显的迹象。伴星应该在爆炸中幸存下来,并且在超新星遗迹旁边可见。这就是天文学家一直在寻找的东西。

加那利天体物理研究所 (Instituto de Astrofísica de Canarias) 的 Jonay González Hernández 和同事搜索了超新星 1006 号的伴星。他们空手而归。

SN 1006 距离我们 7,100 光年。 González Hernández 和同事从 SN 1006 爆炸后留下的超新星遗迹的 X 射线发射中心开始搜索,半径超过八光年。

他们正在寻找一颗与超新星距离相同的恒星。 González Hernández 说:“自爆炸发生以来的 1000 年里,至少在天文标准上,没有太多时间移动很远。” 它还应该在其大气层中显示出一些重元素,例如镍,以及一个大的“踢”速度。

González Hernández 说:“我们只发现了四颗距离与超新星遗迹兼容的恒星,但它们都是‘正常’的巨星,”并且没有表现出为在超新星中幸存下来的恒星预测的特殊性。

González Hernández 和他的同事将他们的研究与另外四颗超新星的研究结合起来,得出结论,只有 20% 的 Ia 型超新星是通过留下伴星的缓慢通道发生的。他们得出这个数字是因为在这五颗超新星中,只有一颗似乎有伴星。

但哈佛-史密森天体物理中心 (位于马萨诸塞州剑桥市) 的天文学家 Ryan Foley 指出,五个是一个非常小的样本,他没有参与这项研究。 他说:“从这个样本中得出比率有很多内在的不确定性。” 真实的比率可能与此有很大差异。1

González Hernández 承认,20% 这个数字是“指示性的”,天文学家需要研究更多案例,看看它是否站得住脚。

对于已经研究过的五颗超新星,也提出了疑问。

已经发现的那颗伴星——即超新星 1572 号旁边的伴星——已被质疑怀疑。 陪审团仍在争论它是否真的参与了超新星,还是只是一个无辜的旁观者。 还有另一个注意事项:如果这些超新星中的任何一颗有比太阳小的伴星,它们就会太暗而看不见。 González Hernández 说:“如果 [超新星 1006 号的伴星] 以某种方式仍然隐藏着,那么它必须是一颗可能比我们的太阳小的恒星。”

虽然 20% 这个数字可能基础薄弱,但这项研究确实为 Ia 型超新星是通过快速通道还是慢速通道(或两者兼而有之)形成的难题提供了一个更多的数据点。 而这个难题的解决方案很重要。

如果所有 Ia 型超新星并非生来平等,那么在计算宇宙距离时就需要考虑特定超新星采取的路径。 我们得到的答案不太可能发生巨大变化,但如果我们想要获得准确的结果,我们需要准确了解我们的工具是如何工作的。


  1. 在 5 个系统的样本中,1 个可能有一个伴星。 5 分之 1 是 20%。 但其中存在一些偶然性。 例如,如果真实的比率是 50%(而不是 20%),那么大约 17% 的时间您实际上会观察到我们所看到的:5 分之 1。 如果您包含这种统计不确定性,那么正确的说法可能类似于 9-66%。

参考文献

Jonay I. González Hernández, Pilar Ruiz-Lapuente, Hugo M. Tabernero, David Montes, Ramon Canal, Javier Méndez, & Luigi R. Bedin (2012). No surviving evolved companions of the progenitor of SN 1006 Nature DOI: 10.1038/nature11447

图片

SN 1006 超新星遗迹的合成图像。 来源:X 射线:NASA/CXC/Rutgers/G.Cassam-Chenaï,J.Hughes 等人;射电:NRAO/AUI/NSF/GBT/VLA/Dyer,Maddalena & Cornwell;光学:Middlebury College/F.Winkler,NOAO/AURA/NSF/CTIO Schmidt & DSS

Kelly Oakes has a master's degree in science communication and a degree in physics, both from Imperial College London. She started this blog so she could share some amazing stories about space, astrophysics, particle physics and more with other people, and partly so she could explore those stories herself.

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