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奇异超新星生前质量高达太阳 200 倍,直逼恒星质量上限

2024-11-02 207


天文学家观测到一种全新超新星,不同于多数超新星终生只爆炸 1 次且光芒逐渐消失,这颗超新星爆发过 2 次,且光芒至今还未完全黯淡,研究人员分析认为这颗超新星生前质量恐达太阳 130~260 倍。

超新星是恒星演化至末期时经历的一种剧烈爆炸现象,光芒极其明亮,甚至能比整个星系还刺眼,并且可持续数周~数个月才逐渐衰减。这段期间,一颗超新星释放的辐射能量可与太阳一生辐射能量的总和相当。

然而 2016 年 11 月 14 日时,欧洲太空总署的盖亚卫星(Gaia)发现一颗有趣的超新星 SN2016iet,来自哈佛大学的天文学家们接着使用多架望远镜进行后续观察,包括智利拉斯坎帕纳斯天文台(Las Campanas Observatory)的麦哲伦望远镜(Magellan telescope)、斯图尔德天文台(Steward Observatory)的多镜面望远镜(Multiple Mirror Telescope,MMT)。

整整 3 年的观测结果表明,超新星 SN2016iet 与此前已知的数千颗超新星都不同,很可能是有史以来,观测过在经历超新星爆炸前质量最大的恒星,估计达太阳质量 130~260 倍。

天文学家一般认为恒星质量上限约太阳质量的 150 倍,比如银河系内最明亮恒星之一手枪星(Pistol Star),质量为太阳的 100~140 倍;又或者迄今为止,天文学家找过质量最大的恒星为海山二(Eta Carinae),质量有可能达太阳质量 150~200 倍。

SN2016iet 来自距离地球 10 亿光年远、一个未编进目录的星系中,而且位于令人不可置信的地方——距离星系中心远达 54,000 光年,释放能量超乎想像之巨大、爆炸持续时间长、光谱化学特征与先前所有已知超新星都不相符。

▲ SN2016iet 超新星与宿主星系中心的距离。

说起 SN2016iet 和其他超新星相异之处,首先,多数超新星爆炸一辈子只发生一次,爆炸几个月后就会从望远镜的视野中消失,然而 SN2016iet 在 100 天内爆炸了 2 次,且残余物还未完全消散。

其次,SN2016iet 的光谱特征不包含氢或氦(一般超新星会按照有无氢线进行分类),分类上应该属于 I 型超新星,然而 SN2016iet 又有明显的钙和氧谱线,分类上应该属于 II 型超新星,相互矛盾,到目前为止,我们都没有跟 SN2016iet 类似的超新星文献。

第三,照理说大质量恒星应该要诞生于更密集、更接近星系中心的恒星群,然而 SN2016iet 远离星系中心,这里重元素含量异常低,要如何生出大质量恒星是个难题。

于是,天文学家认为 SN2016iet 是罕见的“不稳定对超新星(pair-instability supernova)”。

通常,大质量恒星经历超新星爆炸后会变成中子星或黑洞,但理论其实还预测了一种质量高达太阳质量 130~260 倍的超大恒星,它们演化到末期时开始形成粒子对,最终导致恒星塌缩崩溃引发热失衡的热核反应,这种烧法会把恒星烧得一干二净,既不会留下中子星残骸,也不会形成黑洞——SN2016iet 生前就是这种最高等级的恒星,它在短短几百万年内便损失了大约 85% 质量。

如果这颗超新星确实是不稳定对超新星,科学家势必兴奋无比,通常这些爆炸更常出现在早期宇宙,协助塑造出如今星系的化学成分。科学家将使用哈伯太空望远镜继续探索这个奇怪的物体到 2021 年,新论文发表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

  • This Enormous Supernova Was Unlike Anything Seen Before
  • A massive star completely destroyed by a supernova is puzzling scientists
  • This is the most massive star ever destroyed by a supernova
  • Scientists Observe the Explosion of a Monster Star Requiring New Supernova Mechanism

(图片来源:双子星天文台)

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2019-08-22 10:09:00

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