天文學家發現一種新型恆星爆炸並解開一個長期謎團

據外媒報道,就在大家以為我們對天上的星星了解很多的時候,突然出現了一些我們不曾知道的東西。周一發表在《Nature Astronomy》上的一篇國際科學家團隊的報告證實了一種以前從未見過的恆星爆炸類型。

天文學家發現一種新型恆星爆炸並解開一個長期謎團

在這一發現之前,人們認為只有兩種超新星:一種是核心坍縮型超新星(大質量恆星耗盡燃料,其核心坍縮為黑洞或中子星),另一種是熱核型超新星(白矮星爆炸時產生)。

然而自20世紀80年代以來,人們猜測可能存在另一種類型。東京大學的Ken’ichi Nomoto曾在1980年預測了第三種超新星,稱為“電子捕獲超新星(electron-capture supernova)”。這指的是由於缺乏燃料而產生的超新星,然後利用重力迫使電子進入核心的原子核從而向內部坍縮。

暗示電子捕獲超新星存在的證據涉及到大恆星在爆炸前失去大部分質量。所討論的物質應該是一種不尋常的化學成分。超新星爆發后,應該有最小的放射性沉降物且核心應該有富含中子的元素。

對一顆最初於2018年3月發現的超新星的光譜分析為電子捕獲超新星理論提供了新證據。這個被稱作Supernova 2018zd的超新星擁有幾個關鍵因素表明它的電子捕獲特性:它在爆炸前顯示了大量的質量損失、具有不尋常的化學成分、產生了微弱的爆炸、顯示出很少的放射性並留下了一個富含中子的核心。

可以理解的是,Nomoto很高興看到自己的理論得到了推廣,他說道:“我很高興這個電子捕獲超新星終於被發現了,我的同事和我曾預測它的存在並且跟40年前的蟹狀星雲有關。這是觀察結果和理論結合的一個極好的例子。”

天文學家發現一種新型恆星爆炸並解開一個長期謎團

蟹狀星雲

作為超新星歷史上最明亮的謎團之一,蟹狀星雲的起源一直沒有得到解釋。人們認為,公元1054年,銀河系出現了一顆超新星。根據歷史記載,它是如此得明亮,以至於白天可以看到23天,晚上可以看到近兩年。現在它的殘骸被稱為蟹狀星雲。

儘管已經進行了廣泛的研究,但要確定星雲是否很可能是一顆捕捉電子超新星的結果還是很棘手的–很大程度上是因為爆炸發生在近一千年前。

然而有了這一新超新星的發現,研究人員可以更有把握地宣布蟹狀星雲是一顆捕獲電子超新星的結果。

Andrew Howell是全球超新星項目(Global Supernova Project)的負責人同時還是拉斯·坎布雷斯天文台的科學家,他指出:“這顆超新星確實在幫助我們解讀來自世界各地文化的千年記錄。它幫助我們將我們尚未完全了解的蟹狀星雲跟另一種我們擁有令人難以置信的現代記錄的超新星聯繫起來。在這個過程中,它教會我們一些基本物理知識:一些中子星是如何形成的、極端恆星是如何生存和死亡的以及構成我們的元素是如何被創造出來並散布在宇宙中。”

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