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原标题:爆炸恒星绽放宇宙之花,从超新星到超新星遗迹

浏览次数:119 时间:2019-10-17

明星残留形状揭发千百余年前白矮星爆炸情势

图片 1钱德拉X射线天文台拍片的明星神迹G299。图片来自:钱德拉X射线天文台

白矮星和大家人类同样,也颇有温馨的生命周期,而在其演化进度中有一个品级被誉为影星。当其基本慢慢温度下落,由于没有丰盛的热能以平衡中央引力,结构上的平衡会导致星体坍缩,假若那颗白矮星的身分充裕大,那么,当这种演变左近末尾时期的时还有也许会伴随剧烈的爆炸。超新星产生是宇宙中最剧烈的风云之一,因为爆炸所掀起的力量会时有发生一种惊人的辐射闪光,且看似于音爆的微波,突发的电磁辐射以至可以照亮其所在的全体星系。在天体中,像歌手发生那样的 “暴力事件”可能率有多大,地文学家们又怎么着通过特定残的余物来明确超新星的档案的次序?

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NASA的钱德拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory)近来考查了二个大咖古迹。这些超新星古迹的形象提供了线索,让天文学家对发生大约4500年前的这一场白矮星爆炸事件有所掌握。天国学家正试图分明发生这种白矮星爆炸的贴切机制。

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大牛残留的形象可以支持化学家辨别原白矮星的爆裂形式。热核爆炸形成的“Ia”型超新星的残存是均匀对称的;而大品质白矮星因水源崩塌爆炸所造成的“II”型超新星的遗留则是不对称的。

被称为歌唱家神迹的天体,是放炮的恒星留下的骸骨,由于温度异常高而发出明亮的X射线,由此NASA的钱德拉天文台刚好是钻探那几个天体的雄强工具。这几个超新星古迹被叫做G299.2-2.9(以下简称G299),位于大家的银系以内,但从地球这一个角度看过去,钱德拉水墨画的新图像看上去就像一朵美貌的鲜花。

大拿怎么样遵照光学天性开展分拣

据美利哥太空网报导,美利坚同车笠之盟地农学家前段时间透过一组歌星残留的相片开掘,超新星残留的造型与它的原白矮星在数百多年前爆炸时的情势有关。热核爆炸形成的“Ia”型超新星的残存是均匀对称的;而大质量白矮星因水源崩塌爆炸所产生的“II”型超新星的残存是不对称的。那组照片由米国宇宙航行局钱德拉X射线天文台所拍片,图片中的残留物都以歌手发生后的产物,它们仿佛一朵朵炫耀的焰火照亮浅橙的高空。

G299是一颗Ia型超新星留下的遗迹。天国学家以为,Ia型超新星是白矮星产生的失控的热核爆炸,这么些进程将轻成分聚产生重成分,进而释放出多量的能量。那样的爆裂发生在白矮星具有伴星的情状下。假若那颗白矮星的伴星是一颗普通的、类似太阳的白矮星,当白矮星从它的伴星上偷取了太多的物质随后,就大概变得不安宁进而发生爆炸。假如白矮星的伴星是另外一颗白矮星,那么当这两颗白矮星最终合二为不经常,也也许接触爆炸。(近来,天史学家刚发出了一对也许会在7亿年后融为一体发生爆炸的白矮星双星,详见《开采白矮星双星,注定见面而为一》。)

在头里的归类中,我们是透过碎片的成分来差距超新星爆炸的连串,比如,在爆炸所喷出的膨胀碎片中,II型超新星会突显出氧气的明显证据,而Ia型的大牌爆炸并未有。后来,地医学家们对那些项目进行了改良,并基于发生超新星的白矮星类型实行了归类。II型、Ib型乃至Ic型爆炸,是由大品质白矮星宗旨的悲凉坍塌爆发的,而Ia型超新星是由乍然的热核爆炸产生的,这种爆炸会破坏一颗恒星。况兼,II型超新星发生在有着大批量驾驭的后生白矮星的区域,举例星系的螺旋臂。由于椭圆星系被古老的低质量白矮星支配,它们明显不会存在于椭圆星系中。

地法学家感觉,即使那一个恒星爆炸已经离世了数百多年,乃至恐怕是数千年,不过那个残留物照旧揭破了它们爆炸时的音讯。美利坚合众国加州高校圣克鲁兹分校物医学家劳拉-Lopez领导了那项探讨。Lopez介绍说,“那一个大牛残留看起来好象对前期的爆炸还是有‘记念’。大家采纳X射线对这一个明星残留的造型实行系统地比较解析,这应该首先次。”

任凭触发机制是何许,天国学家非常久在此在此之前就精通,Ia型超新星的亮度极其一致,都可是明亮,常常会比它们所在的任何星系还要掌握。那一点极度首要,因为化学家能够把那几个天体当做宇宙里的正统灯塔,让他们能够正确测量几十亿光年以外星系的间隔,进而测定宇宙膨胀的进程。

而知道的年轻恒星,经常是质地质大学于太阳质量10倍左右的白矮星,在整合其余证据之后,因此能够摄取的结论是:II型超新星是由大品质恒星所爆发的。尽管有的I型超新星会突显出II型超新星的居多特色,但这个名称叫Ib型和Ic型的歌星,显著与II型区别,因为它们在爆炸此前就失去了外界的氧气包层。在爆炸从前,氧气包层只怕因为物质的烈性流出而损失、或然因被伴星拉走而消退。即便,在各种星系中,出现歌手产生那样的 “暴力事件”可能率是十分小的,但出于大家可以观看到众多河外星系,所以在一年一度都会阅览到一定多的河外超新星事件。

借助白矮星爆炸时的光谱属性的例外,地管理学家们将超新星划分出分化的等级次序。超新星首要有两大类,它们各自是“Ia”型和“II”型。“Ia”型超新星是指它的原白矮星是一个星星系统。在这里个星球系统里,一颗白矮星从另一颗伴星上不断吸收物质并积聚起来,直到质量达到规定的规范巅峰并发出热核反应。“II”型超新星则是大品质白矮星内部崩塌所掀起的猛烈爆炸的产物。

古板的Ia型超新星模型平常预见,这么些爆炸应该是对称的,在膨胀进程中会爆发出一个近乎完美的球形神迹。观测也注解,与大质量恒星坍缩暴发的别的门类超新星神迹比较,Ia型超新星的古迹特别对称——那也支撑了那贰个模型的预感。

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相似所观望到的歌唱家残留日常是由比较久从前白矮星爆炸后所遗留下来的。由此,地教育学家一定要选用另外的办法对这么些本来超新星进行更标准、更全面的分类。Lopez和研讨团队的同事们对银系和相邻的大豆哲伦星系中的超新星残留进行了观测和商讨。商量结果展现,“Ia”型超新星产生后日常留下比较均匀对称的圈子残留,而“II”型超新星残留则表现显然的不对称性。

可是,天文学家也发掘了有的Ia型超新星,它们的爆裂或许不像以前认为的那么对称。G299可能正是Ia型超新星里此种另类的例证之一。利用钱德拉天文台的长日子观测,地教育学家开掘那颗爆炸白矮星的骸骨正在区别的速度朝分歧的大方向膨胀。

骨干崩溃的超新星伴随能量释放

当白矮星不断向高空喷射物质和能量时,它们会加热相近的星际介质。由此,Lopez认为,化学家能够依照遗留形状的对称性领会那个星际介质。他说,“‘Ia’型超新星周围恐怕是一种极度纯粹的低密度介质,而基本崩塌的‘II’型超新星则是处于一种高密度情况之中,那一个条件中的介质并不统一。”

在那张新的X射线图像中,深橙、草地绿和青黑分别用来代表钱德拉天文台观测到的经营不善、中能和高能X射线。中能X射线满含了铁成分的发射线,高能X射线则含有了来自硅成分和硫元素的发射线。那么些X射线的数量被叠合在地面望远镜2MASS巡天项目拍片的红外图像之上,展现出了那片天区的白矮星。

当恒星宗旨或骨干的核动源耗尽时,宗旨就能够崩溃,类型II、类型Ib和连串Ic的明星,也被叫作大旨崩溃超新星。大致在不到一秒的时刻内,便会形成了一颗中子星、或一颗黑洞,前提是假设那颗白矮星特别伟大。中子星的朝令暮改,会以中微子和热量的花样释放出宏大的能量,进而逆袭了内爆。除了宗旨的中子星将以超越五千万英里/小时的快慢被吹走,因为热核冲击波通过以往暴涨的白矮星碎片进行“竞技”,当将较轻的要素融入成较重的成分,就能够发生一种猛烈的视觉发生,就好比是几十亿太阳的高光。

科学家探究开掘,“SNENVISION0548-70.4”超新星残留则突显略微奇异。依据化学成分深入分析,“SNOdyssey0548-70.4”应该是“Ia”型超新星。不过,Lopez却开掘它的形制并不对称,如同又和“II”型超新星相似。Lopez代表,“大家的确发掘了三个私人住房的自然界。它可能是一颗‘Ia’型超新星,但看起来又不太像。大家将会再也对它进行精心考察和认真研讨。”

透过对X射线图像所做的精心剖析,地国学家开掘G299存在几处明显的不对称性。比释尊讲,超新星神迹中央点上方铁和硅的含量比值,就要比中央点下方稍大学一年级部分。从这张照片中就能够看到这一间隔——这种天体之花上半部分更绿一些,而下半某个要更蓝一些。其他,这一个神迹的侧面有一对区域泾渭鲜明被拉开了一截。在这里一区域,铁和硅的含量比值与古迹下半部分类似。

就精神来说,首要由碳和氧原子构成的致密球是最平稳的白矮星,只要它的品质依然低于所谓的Chandrasekhar 1.4阳光质量的终点。可是,若是来自伴星的物质扩大、或与另二个恒星合併,那么,将会有利于一颗恒星超越Chandrasekhar 1.4太阳品质的顶峰。当白矮星大旨的温度上涨,引发了爆炸性的核聚变反应,便会释放出宏大的能量。那颗白矮星会在大概十秒内爆炸,並且,未有留住别样残余物,由于爆炸发生的放射性“镍”会腐蚀成钴、然后是铁,因而,喷射发生的迸发云会持续发光数周。

就算地经济学家们明日单纯是探究银系和玉米哲伦星系,但他们感到这种商讨才能应该适用于更远宇宙的超新星残留。他们的讨论成果发表于二月30日问世的《天体物农学快报》(The Astrophysical Journal Letters)杂志上。

钱德拉X射线数据中的那个格局注解,那颗Ia型超新星发生的爆炸可能极端不平衡。也会有非常大希望爆炸本身是对称的,只不过神迹在向外膨胀的长河中蒙受到了不均匀的介质。不管最后怎么样疏解,对G299及此外类似宇宙的考查已经向天国学家注明,如此雅观的宇宙空间之花其实也足以出入。

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浅析这一个结果的舆论近来被公布在《天体物历史学报》(The Astrophysical Journal)上。(编辑:Steed)

鉴于Ia型超新星都出现在品质约为1.4太阳品质的恒星中,因此它们会发生大概同样的光量。这么些天性使它们成为了非常平价间隔提醒器,举个例子,假设贰个Ia型超新星比另一个大牛更暗,那么,它可以总结的量必需远远地离开。在前段时间,物艺术学家也由此以Ia型超新星的这种格局,来鲜明宇宙的膨胀率。並且,这项钻探引发了令人振撼的觉察,即宇宙的膨胀正在加速,而里面包车型地铁最大原因,也许是因为宇宙充满了一种叫做暗能量的神秘物质。

不安静的艺人和宇宙热核爆炸

对此极端宏大的白矮星来讲,另一种乃至更剧烈的艺人也是恐怕产生的。依照恒星演变理论,当白矮星核心区域的热度升高到几十亿度,质量到达140到260里头,通过核反应将品质转换为能量的大规模经过会被转败为胜,并且能量会以电子对和反电子对、或正电子对的样式转变来品质。电子到正电子对的产生会从白矮星的中坚中功耗,并侵扰向外压力和向内挤压重力之间的平衡。这种所谓的“对不安宁”会唤起热烈的脉动,进而喷射白矮星的大相当多外层,并最后在热核爆炸中完全破坏恒星。

借使“对不安静”的超新星存在,那将是大自然中最有生命力的热核爆炸。在品质大于约2五十八个太阳的恒星中,脉动将被地心重力淹没,况且坍塌后的白矮星会形成一个未曾爆炸的黑洞。对于开始质量超越约200个阳光的白矮星来讲,“对不稳固”的歌星会时有发生大量的放射性镍。将那样大方的镍放射到钴和别的核中的放射性衰变,会将能量输送到膨胀的零碎中,且长达数月的时日,而后产生二个至极明亮的超新星,而歌手发出的明朗辐射可不断数月至数年,然后稳步消散。

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一定残余物可规定超新星类型

何况,超新星爆炸中急速膨胀的物质,最终会撞到星际气体中。而这种冲击时有爆发了一种超风尚残余物,它由热气体和高能粒子构成,并经过X射线波长在有线电中发光成百上千年。而产生残余物的长河,有一点点像由飞机的超音速运动所发生的无比版本的声波动臂。膨胀的白矮星碎片会爆发冲击波,这种前向的磕碰波会在冲击波后发出出人意表的下压力和温度的宏大变化。并且,前向冲击波还将电子和任何带电粒子,加速到相当高的能量。围绕冲击波后边的磁场螺旋的电子,发生较宽范围波长的辐射。在有线电波长下,超新星遗留物的辐射非常生硬,射电望远镜正是意识那么些物体的显要工具。

近日,化学家们还开采了集中X射线望远镜的歌星古迹。X射线由前向冲击波和反向冲击波爆发,该冲击波会加热爆炸星的散装或喷射物。当前向冲击波前边的高压气体膨胀,并推回恒星喷射物时,形成反向冲击,钱德拉已经能够探测到不菲脉冲星,及与其连带的脉冲星云。那一个开掘被验证是甄别大质量白矮星宗旨坍缩产生的歌唱家神迹的特级方法之一,并将其与恒星的热核破坏所产生的残余物区分开来。而用于鲜明特定残余物来源的另一种格局,则是商量各样成分,特别是氧和铁的相对量。比如,宗旨崩塌的艺人蕴涵氪气,而热核超新星发生的铁则会相对相当多,Tycho和开普勒超新星的残余被认为是由Ia型超新星产生的。

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在基本坍缩的大牛中,快捷旋转的中子星或脉冲星能够爆发脉动的辐射源和高能粒子的磁化星云,以照亮膨胀壳的里边。在那之中最鲜明的事例,蟹状星云正是公元1054年观测到的大拿残余;而Chandra对歌唱家残余仙后座A的体察,也精通地呈现了外界冲击波和由反向冲击波加热的碎片。天文物教育学家们使用有线电、红外、光学和X射线望远镜研商超新星古迹,以追踪冲击波的开展和爆炸中弹出的要素布满处境。那几个多少更是重大,因为超新星播种星系的显要花招,正是用星球和性命所须要的繁多要素,比方,碳、氮、氧、硅和铁。

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