一項新的研究表明,去年發現的一種超強超新星可能再次爆發。研究人員報告稱,超新星 2006gy 符合一種恆星爆炸模型,該模型應該已經產生了兩次爆發,並可能在恆星熄滅之前最終發生第三次爆發。第二項研究提出,爆炸可能來自多顆恆星的結合。
SN 2006gy 在 9 月份首次引起了天文學家的注意。它的亮度是典型超新星的 100 倍,並在驚人的三個月內保持了全強度,而此時它的大部分同類物本應開始衰退。即使在八個月後,它的亮度也堪比所謂的 II 型超新星,即最常見的型別。釋放的能量意味著爆炸的恆星是一個至少有 100 個太陽質量(太陽)的龐然大物。
超新星通常發生在大於 10 個太陽質量的恆星逐漸耗盡其氫和氦供應之後,這些氫和氦已經聚變成越來越重的元素。由於無法聚集熱量來支撐其外層,耗盡燃料的恆星會內爆,並在最後的核能爆發中將其外殼向外噴射。
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為了解釋 SN 2006gy 的大規模爆發,研究人員援引了一種競爭機制,稱為對不穩定性,理論上它適用於大於 90 個太陽質量的恆星。在這種可以追溯到 1967 年的情景中,恆星內部的高能伽馬射線會轉化為電子和正電子對,從而耗盡通常有助於維持其內部壓力的恆星能量,最終導致過早坍塌,釋放出巨大的能量和光芒。
在新的自然雜誌論文中,加州大學聖克魯茲分校的天體物理學家斯坦·伍斯利和他的同事報告說,SN 2006gy 亮度的觀測變化符合脈動對不穩定模型,假設該恆星最初有 95 到 130 個太陽質量,氦核約為 50 個太陽質量。
伍斯利和合著者亞歷山大·海格在 2002 年開發的該模型預測,質量為 110 個太陽質量的恆星的初始內爆會先拋掉幾個太陽質量的物質,然後點燃恆星的碳和氧燃料,並暫時阻止坍塌。大約七年後,對不穩定性將導致第二次崩潰,釋放出較小但速度更快的物質脈衝。
伍斯利說,通常情況下,恆星本身會隨著年齡的增長而膨脹,會吸收大部分這種衝擊波的能量而不會釋放光。但在這種情況下,這兩個脈衝會相互碰撞,引發煙火。
加州大學伯克利分校的內森·史密斯說:“本質上,[第一個脈衝]可以像海綿一樣吸收能量——然後將能量重新輻射為光。”他是最初指出 SN 2006gy 特殊亮度的研究小組的成員。新的研究“對我們最初提出的經驗模型給出了很好的數值證實。”
伍斯利說,他“不願為此傾家蕩產”,部分原因是它要求初始恆星的質量損失速度慢於恆星演化的計算預測,但他補充說,“這是目前最好的模型。” 他指出,如果該模型是正確的,SN 2006gy 可能會再次爆發,或者可能會悄然坍塌成黑洞。
無論爆炸背後的機制是什麼,本週第二篇自然雜誌論文提出,初始恆星可能是由一顆大型、較老的恆星和一顆小型、較年輕的恆星碰撞形成的。阿姆斯特丹大學的合著者西蒙·波特吉斯·茲瓦特說,這將解釋 SN 2006gy 中氫的存在,即使人們認為大質量恆星在超新星爆發前幾十萬年就耗盡了氫。
自從發現 SN 2006gy 以來,天文學家已經注意到第二顆亮度更高的超新星,它最早在 2005 年被觀測到,但持續時間是普通的。史密斯指出,第三次爆炸的亮度和持續時間幾乎與 SN 2006gy 相匹配,後者一直佔據著聚光燈。