研究發現“Wolf-Rayet”恆星也會成為超新星

研究人員通常認為超新星爆發是大型恆星不可避免的結果。大型恆星耗盡了“燃料”,引力使其核心塌陷,然後在演化接近末期時經歷劇烈爆炸。但是天文學家一直認為至少有一種大型恆星沒有以超新星結束。它們被稱為“ Wolf-Rayet ”恆星,被認為是以其核心“安靜地”塌縮成一個黑洞而結束。但是一項新研究發現它們可能也會成為超新星。

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“ Wolf-Rayet ”恆星是已知質量最大的恆星之一。它們正處於其短暫生命的盡頭,但它們並不是簡單地耗盡燃料而爆炸,而是以一種極其強大的恆星風將其外層推出。這產生了一個周圍富含電離氦、碳和氮的星雲,但幾乎沒有氫氣。剩餘恆星的表面溫度可以超過200,000K,使它們成為已知最發光的恆星。但是由於這些光大部分是在紫外線範圍內,所以它們對肉眼來說不是特別亮。

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即使拋開了“ Wolf-Rayet ”恆星的外層,中心恆星的質量仍然比太陽大得多。所以研究人員會覺得它成為一顆超新星只是時間問題。無論周期表上的核聚變發生到什麼程度,它最終都會耗盡燃料,導致核心塌縮的超新星。但是研究人員可以看到超新星內的元素光譜,而從來沒有看到過與Wolf-Rayet恆星相匹配的光譜。隨着對超新星的發現變得普遍,一些天文學家開始懷疑Wolf-Rayet恆星是否有安靜地“死亡”。他們的想法是,他們會拋下足夠的外層,剩下的核心最終會直接坍縮成一個黑洞。不需要巨大的爆炸。一顆巨大的恆星就這樣無聲無息地“死去”。

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這項最新研究表明,至少有一些Wolf-Rayet恆星確實會成為超新星。該小組研究了一顆被稱為SN 2019hgp的超新星的光譜,它是由茲威基瞬態設施(ZTF)發現的。該超新星的光譜有明亮的發射光,表明有碳、氧和氖的存在,但沒有氫或氦。當研究小組更仔細地觀察這些數據時,他們發現這些特殊的發射線並不是由超新星的元素直接引起的。相反,它們是一個星雲的一部分,以超過1500公里/秒的速度遠離恆星膨脹。

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換句話說,在超新星發生之前,原恆星被一個富含碳、氮和氖的星雲所包圍,而缺乏氫和氦這些較輕的元素。星雲的膨脹一定是由強大的恆星風驅動的。這與Wolf-Rayet恆星的結構極為吻合。因此,看起來SN 2019hgp是第一個Wolf-Rayet超新星的例子。從那時起,類似的超新星也被探測到了。

因為這顆超新星是通過周圍星雲的光譜識別出來的,所以還不清楚這次爆炸是簡單的超新星,還是更複雜的混合過程,即恆星的上層爆炸,而核心直接坍縮成黑洞。這將需要更多的觀察來確定細節。

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