明亮、长寿命的爆发似乎是难以捉摸的对不稳定性超新星

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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


根据一项新的研究,2007年天空中出现的一次明亮闪光似乎符合一种不寻常但长期预测的超新星类型的特征。所谓的对不稳定性超新星,是指质量超过太阳140倍的恒星坍缩并引发热核爆炸,理论上已经被预测多年,但实际观测到一颗需要找到这些存在于宇宙早期但现在稀有得多的巨大恒星。

以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的天体物理学家Avishay Gal-Yam及其同事在12月3日出版的《自然》杂志上报告,2007年4月一项超新星巡天探测到的爆发可能起源于一颗质量约为太阳200倍的恒星。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)如此巨大的恒星通过依赖于来自核心的光子的平衡向外压力来阻止引力坍缩。


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然而,如果光子变得能量太高以至于释放出电子对及其反物质对应物正电子,平衡就会丧失。 这种粒子产生会减少光子施加的向外压力,引力坍缩胜出,导致快速收缩和随后的核爆炸。

通过追踪2007年超新星SN 2007bi在持续超过18个月的观测活动中的缓慢衰退,Gal-Yam和他的同事们能够确定光光谱中的元素,并推断出驱动爆炸的祖恒星的类型。 研究作者得出结论,喷射出的物质被至少相当于三个太阳的放射性镍照亮,这些镍是在最初的爆炸中合成的。 大约一半的祖恒星质量包含在其核心中。 因此,作者写道,随着100个太阳质量核心的爆炸,“理论明确预测了对不稳定性超新星”。

至少在另一个案例中,研究人员曾表示“有充分理由怀疑”一颗超新星属于对不稳定性类型,但对SN 2007bi的说法似乎更可靠。 在《自然》杂志的随附评论中,德国波恩大学的诺伯特·兰格指出,Gal-Yam及其合著者“报告称,SN 2007bi 提供了此类爆炸的第一个证据。” 德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学教授Volker Bromm告诉天空与望远镜,“SN 2007bi 是对不稳定性超新星的第一个真正令人信服的案例。”

但对于所有对不稳定性专家来说,这个案例尚未最终确定。 加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的天体物理学家斯坦福·伍斯利告诉《天空与望远镜》:“我认为它有 50% 的可能性是对不稳定性超新星。” “这个案例必须非常严谨。 我还不确定是否是这样,但考虑到作者的努力,我认为他们已经尝试并通过了他们能想到的所有测试。”

对不稳定性超新星前身的艺术家构想:NASA/CXC/M. Weiss

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