有史以來最明亮的超新星爆炸，有了新的發現

2023-04-01 08:32:03 1

一些比普通超新星強至少10倍的強大爆炸可能來自一顆白矮星和一顆巨大伴星的合併。但是不是每個人都同意這個解釋。

自本世紀初發現超高亮度超新星以來，天文學家一直困惑不解。這些閃閃發光的爆炸顯示了恆星爆炸的特徵，但它們的威力至少是普通超新星的10倍。天文學家引用巨星的死亡甚至它們之間的碰撞作為解釋。

在當前的《科學》雜誌中，安德斯·傑斯特蘭德(德國馬克斯·普朗克天體物理研究所和瑞典斯德哥爾摩大學)和他的同事們重新分析了之前的結論，認為這是歷史上亮度最高的超新星之一，命名為SN 2006gy。

這張哈勃0+望遠鏡圖像顯示了一顆超高亮度超新星SN 2006gy在NGC 1260星系。即使在第一次觀測到爆炸六年後，這顆超新星仍然保持著它輝煌的亮度。

美國航天局/哈勃空間望遠鏡/福克斯等人，2015年

他們認為新的觀察指向了一個相當簡單的解釋:爆炸發生在一顆被稱為白矮星的恆星從它的伴星吸收質量的時候。對於小恆星來說，這是一種相對常見的死亡方式，但在這種情況下，由此產生的爆炸會撞擊白矮星周圍的巨大氣體包層並照亮它，因此我們可以在2.38億光年之外看到它。

這個場景解釋了事件的大部分觀察結果，包括極端亮度和亮度隨時間變化的方式。它甚至可以用來解釋其他類似的超高亮度超新星。但首先，它必須與天文圈一致，天文圈很久以前就排除了低質量恆星會導致如此明亮的爆炸的想法。

巨大的前身天體？

十四年前，天文學家首次發現SN 2006gy比整個銀河系都亮。觀察顯示，一顆超新星撞擊了一個物體——可能是最近噴射出的巨大氣體殼。這一相互作用事件在光譜中留下了痕跡，導致SN 2006gy被標記為「IIn」——它與其他幾個(但不是全部)超輻射超新星具有相同的分類。

大多數天文學家都同意。但是首先，是什麼導致了超新星，為什麼爆炸發生在大量物質被噴射之後？

高解析度圖像顯示超新星在恆星形成區附近消失。結合其他觀察，這使許多天文學家相信這顆恆星起源於一顆巨大的過早死亡的恆星，並在死亡前迅速而猛烈地燃燒。然而，仍然不清楚巨大的氣體殼來自哪裡。

藝術家對超新星的想像

火中的鐵

現在，先前觀測的新知識對這顆巨大的恆星提出了質疑。

傑斯特蘭德和他的同事們開始研究超新星爆炸後一年多發現的光譜中的一系列未知發射線。通過梳理原子光譜線的列表，傑克斯特蘭德的團隊驚奇地發現，神秘的發射線與中性鐵(即保留所有電子的鐵)產生的發射線是一致的。

安德斯·傑斯特蘭德和他的同事追蹤了SN 2006gy光譜中先前未確認的發射線，發現了中性鐵的存在。紅線代表觀察到的光譜；理論上，黑色曲線代表鐵的光譜。

精神創傷和痛苦

大質量恆星核心的坍塌通常不會留下太多鐵。但是Ia型超新星會這樣做。白矮星是質量較小的恆星的殘餘。如果它吸收了太多的質量，它將會引爆並發生爆炸。Ia型超新星能留下大約一半太陽質量的鐵。(那是很多鐵！根據SN 2006gy光譜中的鐵發射線，傑克斯特蘭德和他的同事計算出爆炸產生了至少三分之一太陽質量的鐵。

然而，Ia型超新星沒有SN 2006gy那麼明亮。一個爆炸的白矮星必須將其幾乎所有的能量轉化為輻射才能產生如此明亮的光。傑克斯特蘭德解釋說，如果爆炸猛烈地撞上一個比爆炸中的白矮星本身大得多的外殼，它就有可能發生。

因此，以下是團隊的一些建議:

當白矮星從一顆巨大的伴星吸取物質時，兩顆恆星螺旋地相互靠近。事實上，它們如此接近，以至於它們共享一個共同的包層，並且基本上在它們之間交換氣體。但是包層不穩定。隨著恆星繼續向內旋轉，一個普通的包層在恆星核融合爆炸前10到200年被拋出。這種情況說明了質量噴射和超新星本身之間的聯繫。

死亡召喚

但不是每個人都認為這種聯繫令人信服。

因此，白矮星和巨星核心的合併會導致白矮星爆炸。」他補充說，例如，當一顆白矮星旋轉成一顆巨大的恆星時，落在白矮星上的額外物質可能會從表面向內點燃「光燃燒」。這種爆炸可以得到更好的控制。

傑克斯特蘭德和他的同事承認，他們在模擬中沒有過多地探究自己的想法。換句話說，白矮星的例子只出現在理論家的書中。

伍斯利還指出，根據超新星爆炸後很長一段時間的光譜，很難準確估計鐵的含量。納森·史密斯(亞利桑那大學)，他沒有像伍斯利一樣參與這項研究，也同意鐵發射線非常可疑。史密斯解釋道:「SN 2006gy距離主星系中活躍的AGN只有幾分之一秒，在明亮的星系光中看到它幾乎不可能從地面上消失。」史密斯解釋說，「在最初報導這些的論文中，看起來很像一些不明的發射線是背景恆星光中吸收線的產物。」