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天文学家看见极罕见超新星爆炸,2.2 天内亮度冲到最大

2024-11-02 208

超新星是宇宙中明亮惊人的爆炸现象,通常需要数周至数月时间才能达到最大亮度,但天文学家前阵子观测到一颗罕见超新星,它的亮度于短短 2.2 天内就飙升至峰值,不到一个月光芒就消失殆尽,成为有史以来成长最快、最亮的超新星之一。

超新星是一颗大质量恒星的剧烈死亡过程,在恒星耗尽燃料并崩溃时产生强大冲击波,将物质以近乎十分之一光速的速度向外抛射,并形成一个由膨胀气体和尘埃构成的壳状结构,称做超新星残骸,如知名的蟹状星云。超新星通常要花费数周至数月时间达到最亮峰值(消失时间更长),期间发出的亮度更会短暂超越宿主星系中其他所有恒星。

但由太空科学望远镜研究所(STScI)天文学家 Armin Rest 领导的国际小组,于 2015 年利用开普勒太空望远镜观测到一颗名为“KSN 2015K”的超新星(研究结果今年 3 月 26 日才在线上发表),其亮度短短 2.2 天内就达到最大峰值,媲美 Ⅰa 型超新星(大约比太阳亮 50 亿倍),之后在 6.8 天内减暗一半亮度,25 天内光芒即完全消失,死亡速度比其他超新星还要快上 10 倍。

Armin Rest 表示,当他第一次看到开普勒呈现的数据时,下巴都掉下来了。

“KSN 2015K”超新星属于一种称为“fast-evolving, luminous transients”(FELT)的罕见事件,不适用现有超新星模型,天文学家仍在持续这类超新星辩论它们的来源。有人说是伽玛射线暴(Gamma Ray Burst,缩写 GRB)的余晖、一颗被拥有强大磁力的中子星加压的超新星、或是 Ⅰa 型超新星的失败案例。

▲ 不寻常的 fast-evolving, luminous transients(FELT)罕见事件。(Source:hubblesite)

研究小组则认为,可能是这颗恒星原本充斥着气体尘埃,濒死前才大量喷发出来,裹住自身如同虫茧,如果尘埃够密集,理论上可以隐藏光线,所以当经历超新星爆炸时,冲击波需花费一段时间才能撞破这道茧壳射出光芒,让天文学家得以利用望远镜看见。他们的研究发表在《自然─天文学》期刊。

▲ Felt 超新星爆炸动画展示。

当然这种解释出现了另一个问题:恒星死亡前的短短时间如何能创造出如此密集的“茧”?最有可能的假设为这是一颗“渐近巨星分支”(asymptotic giant branch,缩写 AGB)恒星。AGB 恒星以恒星风形式流失大量质量,意味着这种恒星有大量星周包层(CSE)环绕。

后续更多观测将有助于验证这一假设,即将推出的 TESS 望远镜(凌日系外行星巡天卫星)便能更详细检查 FELT。随着我们越了解这片已蔓延百亿年的宇宙,也许人类看待时间的尺度也能改变。

  • Kepler Beyond Planets: Finding Exploding Stars
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(首图为超新星爆炸示意图,来源:NASA)

2019-03-15 00:31:00

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