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天文学家发现最长超新星爆炸:彻底湮灭母星 连渣儿都不剩

发布时间:2019-09-05 12:27:19  作者:漫步宇宙  来源:漫步宇宙  阅读:99

      天文学家发现一颗非比寻常的超新星,爆炸持续时间超过此前发现的任何超新星。这场爆炸彻底摧毁了母星,连渣儿都不剩。科学家表示这可能是他们第一次发现彻底湮灭母星的罕见超新星。宇宙中最大质量恒星的死亡方式有望被揭示。此次爆炸与科学家对罕见超新星的预计不符,这意味着科学家需要重新审视他们的模型。
    天文学家发现最长超新星爆炸:彻底湮灭母星 连渣儿都不剩
      超新星SN2016iet艺术概念图
      在距地球10亿光年一个此前从未被发现的星系,科学家发现一颗极具戏剧性的超新星。这场爆炸彻底湮灭了母星,连渣儿都不剩。在已知被超新星爆炸摧毁的所有恒星中,这颗恒星的质量最大。观测结果表明这颗超新星不同于科学家此前发现的数千个类似爆炸。它的持续时间更长,放射的光线更多,更富于变化,并且含有不同于常规超新星的化学物质。
      科学家发表论文阐述这一事件。论文作者埃多·伯格在一份新闻稿中指出:“这颗超新星的一切都不同于以往发现的超新星,无论是随时间推移的亮度变化、光谱、所在星系还是它在星系中的位置。有时候,我们会发现不同寻常的超新星,但更多地是发现正常超新星。这一次的发现在任何方面都有别于此前发现的超新星。”
    天文学家发现最长超新星爆炸:彻底湮灭母星 连渣儿都不剩
      早期宇宙艺术概念图,年龄还不到10亿岁。当时,原始氢以令人惊异的速度聚合成恒星
      此次发现的超新星被命名为“SN 2016iet”。SN 2016iet的极端特性说明它是一种非常罕见的超新星,也就是所谓的“不稳定对超新星”。在此之前,科学家从未发现过这种超新星。理论上,当超大质量恒星在燃烧燃料时开始产生大量物质-反物质对(电子和正电子)时,便会发生这种类型的超新星爆炸。产生物质-反物质对会耗费大量能量,导致恒星无法积聚足够的内部压力以防止因自身引力塌陷。最终,这颗恒星不断收缩,密度和温度提高,从而产生更多物质-反物质对。
      这个循环将一直持续下去,直至恒星的外层彻底塌陷,发生热核爆炸,最终完全湮灭这颗恒星。这可能就是宇宙中质量最大恒星的死亡方式。需要指出的是,这场超新星爆炸的特征与科学家对该类型超新星的预计并不完全符合。因此,他们对研究结果并没有十足把握。
    天文学家发现最长超新星爆炸:彻底湮灭母星 连渣儿都不剩
      2014年9月,科学家首次发现超新星SN2016iet。2018年7月的观测揭示了SN2016iet与母星系中央的距离
      哈佛大学研究生塞巴斯蒂安·戈麦斯表示:“当我们第一次意识到SN 2016iet有多么不同寻常时,我的反应是‘哇噢!难不成我们的数据出现了离谱的错误?’不久后,我们认定SN 2016iet是一颗不可思议的超新星。”
      当大质量恒星(质量至少达到太阳的8倍)耗尽氢燃料,便会发生超新星爆炸。它们的核心开始熔合更重的元素,最终产生涵盖整个元素周期表的元素。它们会燃烧每一种可能元素,直至它们变成铁。熔合铁耗费的能量超过产生的能量。一旦恒星的核心丧失向外膨胀的压力,便会因自身引力发生塌陷。它的外层塌陷并发生爆炸,将重金属喷射到太空。残存的核心塌陷成黑洞或者中子星。不过,SN 2016iet并非这种情况。
    天文学家发现最长超新星爆炸:彻底湮灭母星 连渣儿都不剩
      欧洲航天局的“盖亚”卫星,2016年11月首次注意到SN 2016iet
      2016年11月,欧洲航天局的“盖亚”卫星首次注意到SN 2016iet。三年来,天文学家借助一系列望远镜对这颗超新星进行观测,包括夏威夷的莫纳克亚山望远镜和智利的拉斯坎帕纳斯望远镜。8月,哈佛-史密森尼天体物理学中心的研究人员公布了这些观测的分析结果。
      根据他们的研究,SN 2016iet的母星可能是一颗质量相当于200个太阳的恒星,基本上达到恒星质量的极限。这颗恒星在距母星系中央大约5.4万光年的区域形成,距离是太阳系距银河系中央的两倍,而且太阳系本就处在银河系的一个偏远角落,这颗恒星却更远。这一位置令科学家感到吃惊,因为大质量恒星通常在星系中央附近的致密星团内形成。
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      只能在紫外观测条件下观测到的一个矮星系(被圈出区域)。SN 2016iet处在一个暗淡的矮星系,光线不会被其它明亮的恒星淹没,因此更容易观测
      戈麦斯指出:“这么大质量的恒星如何在如此偏远的星系角落形成仍是一个不解之谜。在我们的本地宇宙区域,我们只发现少数质量接近SN 2016iet母星的恒星,但所有这些恒星都与其他数千颗恒星共同栖身于大质量星团。
      ”
      SN 2016iet的母星在一个矮星系内形成。这个矮星系只有几亿颗恒星,相比之下,银河系存在数千亿颗恒星。这让SN 2016iet母星的存在显得更为怪异。这颗恒星的寿命只有几百万年,死亡前就已经损失了85%的质量。随着燃料的耗尽,这颗恒星发生爆炸。但与科学家此前观测到的数千场超新星爆炸不同,这一次的爆炸彻底湮灭了母星。
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      座落于蛇夫座的开普勒超新星,是银河系内最后一颗肉眼可见的超新星,距太阳16300光年
      SN 2016iet的一些特征让它有别于其它所有超新星。这场爆炸持续了800多天,远远超过此前的最长超新星。前纪录保持者在2017年浮出水面,持续了600天。此外,SN 2016iet还放射出数量空前的光线。所有这些极端特征都说明科学家发现了一颗不稳定对超新星。
      伯格表示:“不稳定对超新星的理论已经存在了几十年。最终,我们在实际观测中发现了第一个例子。毫无疑问,这是一项不可思议的突破。SN 2016iet母星的质量和行为都符合不稳定对超新星的特征。此外,它还处在一个金属贫乏的矮星系。”
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      一颗巨星剥离气体和尘埃壳,此时距爆炸还有一年左右时间
      研究人员认为SN 2016iet甚至有可能是所谓的脉动对不稳定性超新星(PPISN)。这意味着最初的爆炸并没有完全湮灭母星,余下的不稳定物质继续收缩并发生爆炸,直至母星彻底死亡。科学家知道宇宙中存在这种类型的超新星并创建了相关模型。不过,他们从未在实际观测中发现这种超新星。SN 2016iet表现出所有与PPISN相符的特征,但仍与模型的某些参数不符。
      天体物理学家斯坦·伍尔西在接受“商业内幕”网站采访时表示:“所有特征都符合,这让我们感到兴奋。不过,在细节上仍存在问题。我们发现它的亮度太高,持续时间太长,与我们创建的所有模型都不符。”伍尔西参与创建PPISN的理论模型,但并没有参与这项新研究。
    天文学家发现最长超新星爆炸:彻底湮灭母星 连渣儿都不剩
      船底座的海山二,已经走到生命的尽头,可能在不久后发生超新星爆炸
      伍尔西指出SN 2016iet爆炸需要的质量和能量都超过模型允许的范围。论文中,研究小组将这种矛盾归因于爆炸前10年开始的现象,当时SN 2016iet的母星将碎片喷射到周围区域(每年剥离的物质量相当于3个太阳)。当这颗濒死恒星最终发生爆炸,它与不断积聚的碎片发生相撞。撞击让SN 2016iet爆炸的亮度更高,持续时间更长。
      伍尔西指出新研究发现促使他反思自己的模型。天文学家将继续对SN 2016iet进行观测。戈麦斯说:“绝大多数超新星的亮度在几个月内逐渐趋于暗淡,最终在母星系光线的映衬下变得不可见。由于SN 2016iet亮度极高并且处在星系的偏远角落,我们能够在接下来的数年内对它的演化进行研究。我们已经迫不及待,希望能够在随后的研究中得出更多惊人发现。”

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