Ia型超新星或許是侮辱和傷害的終極結合——一顆恆星從伴星那裡竊取物質,達到臨界質量,變得不穩定,然後釋放出強大的核爆炸,足以摧毀或毀滅其已經衰弱的受害者。
在這些案例中,罪魁禍首是明確的:Ia型超新星源於被稱為白矮星的小而緻密恆星的災難性爆炸。但受害者的身份卻撲朔迷離,限制了依賴這些明亮信標作為標記的宇宙距離估計的精度。傳統上,科學家們認為受害者是類似太陽的主序星或膨脹的巨星。但最近的研究表明,一種鮮為人知的機制——兩顆白矮星配對在其中發揮著重要作用,其中一顆白矮星吞噬其軌道伴星,然後爆炸成為超新星。
現在,9月27日出版的《自然》雜誌上的一項研究加強了後一種論點,結論是隻有少數Ia型超新星源於主序星或巨星。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)那麼,由雙白矮星驅動的超新星可能是規則,而非例外。
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在宇宙中,Ia型超新星非常豐富,但在有記載的人類歷史中,銀河系中發生的超新星卻很少。超新星1006就是這樣一種罕見的事件,它的名字來源於公元1006年首次在地球上被觀測到的年份。但其起源仍然不明朗。因此,西班牙加那利群島天體物理研究所和拉拉古納大學的喬納伊·岡薩雷斯·埃爾南德斯和他的同事們尋找了伴星的遺蹟,這顆伴星是那顆不幸的白矮星在爆炸前從中虹吸物質的。
超新星1006在距離地球7100光年的地方爆炸,因此爆炸的任何倖存遺蹟都應該位於大約那個距離。但研究人員只在超新星遺址附近發現了少數幾顆恆星,而且它們都是膨脹的紅巨星。“巨星預計不會是Ia型超新星前身的伴星,因為劇烈爆炸的影響會移除巨星的所有包層,”岡薩雷斯·埃爾南德斯解釋說,“只留下一個較小的白矮星式恆星。”
缺乏倖存的伴星似乎排除了任何大型恆星作為伴星的可能性,因為這種恆星的核心應該經受住了爆炸,並且今天仍然可見。因此,伴星很可能又是另一顆白矮星,這將不留下任何痕跡。結合其他主要徒勞的超新星倖存者搜尋,研究人員估計,只有不到20%的Ia型超新星起源於經典假設的場景,即白矮星從一顆正常的(非白矮星)伴星那裡吸取物質。
並非所有研究人員都同意。加利福尼亞州聖巴巴拉市拉斯昆布雷斯天文臺全球望遠鏡網路的的天文學家安德魯·豪威爾指出,他和他的同事最近發現證據表明,對於2011年在距離約6.75億光年的星系中發現的Ia型超新星,存在正是這樣一顆“正常”的伴星。他稱新的《自然》論文中20%的說法“大大誇大了”,並指出一顆比太陽略小的正常恆星也不會留下任何可探測的痕跡,並且符合超新星1006伴星的要求。不過,在豪威爾看來,20%的數字可能專門適用於紅巨星前身。
因此,各種恆星組合產生的Ia型超新星的實際百分比可能仍存在爭議。但如果說從最近關於Ia型超新星起源的研究中有什麼是明確的,那就是這些爆炸在其前身星方面絕非同質。豪威爾說,這種多樣性不會損害暗能量的概念,暗能量是驅動宇宙加速膨脹的神秘實體,它是在首次在研究中被確定的,這些研究使用遙遠的Ia型超新星的光芒來追蹤宇宙距離。他說,暗能量的證據取決於超新星的相對亮度,“並且能夠使用超新星的顏色及其光變曲線的形狀來校準它們。”然而,解開這些宇宙信標的前身星——以及反過來,它們的內在亮度——將有助於研究人員提高其宇宙學測量的精度。
正如豪威爾在一封電子郵件中解釋的那樣:“假設我想透過使用人們的身高作為標準尺子來製作城市地圖。我只需測量某人的視身高,假設他們是平均身高,我就可以得到距離。如果我知道人們的身高分佈,我就知道這個假設有多好。並非每個距離都是準確的(並非每個人的身高都一樣),但總的來說,我會做得相當好。”
他繼續說道:“由於這是經驗性的,我不需要知道,例如,每個人的母親和父親是誰才能相信結果。但這些資訊可能會有所幫助。如果有些人是瑞典人,有些人是印度尼西亞人,那麼知道這一點是有幫助的,因為這兩個人群的平均身高不同。”