发现一种新型的恒星爆炸 - 电子捕获超新星 - 照亮中世纪的神秘面纱

超新星爆炸动画

由UC Santa Barbara的天文学家领导的团队证实存在难以捉摸的新型超新星。

由加州大学圣巴巴拉分校拉斯坎布雷斯天文台的科学家领导的一个全球团队发现了第一个令人信服的证据,证明了一种新型的恒星爆炸——电子捕获超新星。尽管这些理论已经被提出了40年,但现实世界的例子却一直难以找到。它们被认为是由大质量超渐近巨分支(SAGB)恒星的爆炸产生的,对此也缺乏证据。该发现发表于自然天文学这颗超新星产生于公元1054年,全世界在白天都可以看到,后来才最终形成蟹状星云。

从历史上看,Supernovae落入了两种主要类型:热核和铁芯塌陷。热核超新星是在二元星系中获得物质后的白矮星的爆炸。这些白矮星是灰烬的致密芯,留在低质量明星(一个最多约8倍的太阳质量)到达其生命结束时。铁芯崩溃超新星发生在巨大的恒星 - 超过约10倍的阳光的大约10倍 - 从核燃料中耗尽,铁芯坍塌,产生黑洞或中子星。在这两种主要类型的超胃系之间是电子捕获超新星。当他们的核心由氧气,氖和镁制成时,这些星星停止融合;它们不足以创造铁。

超新星2018 zd

2018年Supernova 2018ZD,在Galaxy NGC2146的郊区标记为白色圆圈,是40年前预测的新的第三种超新星的第一个例子。复合图像与来自哈勃太空望远镜,Las Cumbres观测所和其他来源的数据。信用:Joseph Depasquale,Stsci

虽然引力总是试图压碎一颗恒星,但阻止大多数恒星坍缩的原因,要么是正在进行的核聚变,要么是核聚变已经停止的核心,即原子无法压缩得更紧。在一个电子捕获超新星中,氧-氖-镁核中的一些电子被撞到它们的原子核中,这个过程叫做电子捕获。这种电子的移除导致恒星的核心在自身重量的作用下弯曲和坍塌,形成了一种电子捕获超新星。

如果该星略重,核心元素可能已融合以产生较重的元素,延长其生命。因此,这是一种反向金发姑娘情况:明星不足以逃避其核心崩溃,也不足够延长其生命,并通过不同的手段死亡。

这是1980年由东京大学的野本健一等人提出的理论。在过去的几十年里,理论家们已经制定了关于在电子捕获超新星和它们的SAGB恒星前身中寻找什么的预测。恒星应该有很多质量,在爆炸前失去了很多,而濒死恒星附近的质量应该是一种不寻常的化学成分。那么电子捕获超新星应该很弱,有很少的放射性沉降物,并且在核心有富含中子的元素。

超级渐近巨支星

这是一幅由氧、氖和镁组成的超渐近巨支星的艺术家印象。这是质量约为太阳质量8-10倍的恒星的最终状态,其核心是由电子支撑的压力。当地核密度足够大时,氖和镁开始吞噬电子,降低地核压力,引发地核坍缩超新星爆炸。来源:美国威尔金森;拉斯维加斯山峰天文台

新的研究由大学圣巴巴拉和Las Cumbres观测所(LAS Cumbres Observatory(LAS Cumbres)Hiramatsu是全球超新星项目的核心成员,是一个全球科学家团队,使用全球几十个望远镜。该团队发现,Supernova 2018ZD具有许多不寻常的特征,其中一些在超新星中首次被视为。

这颗超新星相对较近——只有3100万光年——在ngc2146星系中。这使得研究小组能够检查哈勃太空望远镜在爆炸前拍摄的档案图像,并在爆炸前探测到可能的恒星始祖。这些观测结果与最近在银河系中发现的另一颗SAGB恒星一致,但与红超巨星的模型不一致,红超巨星是普通铁核坍缩超新星的前身。

作者看过通过所有公布的超新星数据,发现,虽然有些人有一些预测电子捕获超新星的指标,但只有SN 2018ZD都有六个:一个明显的SAGB祖母,强大的超新星大规模损失,一个不寻常的恒星化学成分,爆炸薄弱,放射性小,富含中子芯。

“我们首先询问”这个怪人是什么?“”Hiramatsu说。“然后,我们检查了2018ZD的各个方面,并意识到所有这些都可以在电子捕获场景中解释。”

多波长蟹星云

通过将来自电磁谱的几乎整个宽度的五个望远镜的数据组合来组装螃蟹星云的这种复合图像。荣誉:美国宇航局,esa,nrao / aui / nsf和g. dubner(布宜诺斯大学航空大学)

新发现也阐明了过去最着名的超新星的一些奥秘。在A.D.1054中,一个超新星发生在银河系中,根据中文和日本的记录,如此亮,可以在白天看到23天,晚上近两年。得到的残余物,蟹星云,已经详细研究。

螃蟹星云以前是电子捕获超新星的最佳候选人,但其现状部分是不确定的,因为爆炸发生了近千年前。新结果增加了历史性SN 1054是电子捕获超新星的信心。它还解释了为什么与模型相比,Supernova相比相对亮起:其亮度可能是由祖先颗星在SN 2018ZD中看到的祖先射门铸造的材料碰撞的优势。

东京大学Kavli IPMU的Ken Nomoto表示了他的理论已得到证实的兴奋。“我很高兴终于发现了电子捕获超新星,我的同事和我预计40年前与螃蟹星云有联系,”他说。“我非常感谢获得这些观察的巨大努力。这是观察和理论结合的精彩案例。“

平松补充说,“对我们所有人来说,这是一个‘顿悟的时刻’,我们可以为结束40年的理论循环做出贡献,对我个人来说,因为我的天文学生涯是从我在高中图书馆看到那些令人惊叹的宇宙图片开始的,其中一个是哈勃太空望远镜拍摄的标志性蟹状星云。”

“罗萨斯石头术语往往是一种类比,当我们找到一个新的天体物理对象时,劳斯布尔布布尔·观察台和UCSB兼职教师的员工科学家安德鲁·豪威尔说,”但在这种情况下,我认为它是适合的。这张超新星实际上是帮助我们解码来自世界各地文化的千年历史记录。这是帮助我们联系一件事我们并不完全理解,螃蟹星云,与另一件令人难以置信的现代记录,这个超新星。在这个过程中,它教导我们关于基本物理学:一些中子恒星如何完成,极端的星星如何生活和死亡,以及我们如何创造和分散在宇宙中的元素。“Howell还是全球超新星项目的领导者,而领导作者Hiramatsu的博士学位。顾问。

2021年6月28日,自然天文学
DOI:10.1038 / S41550-021-01384-2

1评论关于“发现一种新类型的恒星爆炸-一颗能捕捉电子的超新星-揭开中世纪之谜”

  1. 不知道说什么好。但今天我们要看的明天肯定是我们自己。

留下你的评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。