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在 90 年代後期，兩個天文學合作團隊之間展開了一場競賽。他們都即將取得一項將永遠改變宇宙學領域的發現，儘管當時他們可能沒有意識到這一點。“高紅移超新星搜尋小組”和“超新星宇宙學專案”都在研究一種奇特的爆炸恆星，稱為 Ia 型超新星，並試圖弄清楚宇宙的最終命運——是永遠膨脹下去，還是最終減速停止並在“大坍縮”中反轉自身？答案是：都不是。兩個團隊在不同的論文中報告說，一篇發表於 1998 年，另一篇發表於 1999 年，宇宙的膨脹實際上正在加速。也就是說，今天宇宙的膨脹速度比昨天快，明天宇宙的分離速度將比今天更快。這是一個相當出乎意料的結果。
天文學家認為，用於做出這項發現的超新星型別，Ia 型，發生在白矮星——一顆古老而緻密的恆星，曾經類似於我們自己的太陽——與其雙星伴星開始將伴星的物質拖到自身上，變得越來越大，直到最終，它無法再維持自身。此時，它會內爆，然後在一次明亮的超新星爆發中爆炸。白矮星的質量上限，超過這個上限它將變成超新星，被稱為錢德拉塞卡質量，以預測其存在的印度天體物理學家的名字命名，他在 1930 年預測了它的存在。它是由一種稱為電子簡併的現象崩潰引起的。電子簡併是泡利不相容原理的結果，該原理指出兩個粒子不能同時佔據相同的量子態。實際上，白矮星中的電子拒絕被進一步推近，產生一種排斥力，這種排斥力可以在一段時間內平衡由吸積物質引起的額外引力。然而，如果吸積到白矮星上的物質足夠多，引力將超過電子簡併力，白矮星將內爆。錢德拉塞卡極限是這兩種相反的力完全平衡的點。一旦白矮星超過錢德拉塞卡極限，並在經歷超新星階段後，它將變成中子星，有時會變成黑洞。
歐洲南方天文臺 (ESO) 有一個精彩的影片，展示了白矮星如何從其伴星吸取物質
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Ia 型超新星可能在兩種不同的情況下產生。第一種情況是，雙星系統中只有一顆恆星是白矮星，另一顆是像太陽這樣的主序星，或者更進化的恆星，例如紅巨星。第二種情況是，兩顆恆星都是白矮星。
在只有一顆白矮星的情況下，超新星爆發後應該會留下物質。這種物質在白矮星內爆之前沒有吸積到白矮星上，被稱為星周物質，因為它圍繞著恆星。在 Ia 型超新星附近探測到它將表明，產生該超新星的雙星系統只包含一顆白矮星。
瞭解超新星的前身可能非常有價值。Ia 型超新星可用於測量宇宙尺度的距離。Ia 型超新星變亮和變暗方式的可預測模式揭示了它們的真實光度，可以將其與它們在我們看來有多亮進行比較，以找到它們的距離。使用這些超新星測量距離是兩個天文學家團隊發現宇宙加速膨脹的方式。我們說這種膨脹是由暗能量引起的，但“暗能量”這個詞目前可能意味著許多不同的事物。更好地理解暗能量的主要證據之一可能有助於我們弄清楚它實際上是什麼。這又讓我們回到了那些 Ia 型超新星……
天文學家之前已經尋找過某些 Ia 型超新星周圍的星周物質，並發現了證據表明它的存在。阿薩夫·斯特恩伯格博士，以色列魏茨曼科學研究所貝諾齊奧天體物理學中心的研究員，和他的同事們想更進一步，找出所有 Ia 型超新星是否都在其附近有這種物質。
斯特恩伯格和他的同事們希望透過觀察 Ia 型超新星的光譜來檢驗他們的假設。光譜包含了來自恆星的光在到達地球途中所經過的一切物質的特徵。來自附近有星周物質的超新星的光譜應該在其光譜中提供這種物質的明顯跡象。斯特恩伯格和他的同事們尋找的跡象是鈉原子的光吸收，因為這將表明存在冷的、中性的氣體——星周物質。他們預計光譜中鈉吸收產生的線也會發生藍移。當某物發生“藍移”時，它正在朝觀察者——我們——移動，並遠離其來源，在本例中是超新星。
斯特恩伯格和他的同事們查看了 35 顆 Ia 型超新星和 11 顆另一種型別（稱為“核心坍縮”超新星）的光譜，這些光譜來自夏威夷凱克天文臺的高解析度階梯光柵光譜儀 (HIRES) 和麥哲倫望遠鏡上的麥哲倫伊納莫里京瓷階梯光柵光譜儀 (MIKE)，麥哲倫望遠鏡是卡內基科學研究所的一部分。他們還研究了 6 個之前發表的 Ia 型超新星光譜和 7 個核心坍縮超新星光譜。
斯特恩伯格和他的同事們首先透過查閱天文資料庫並使用斯隆數字巡天拍攝的現有影像， выяснили 每顆超新星有多遠以及它來自哪種星系。然後，他們仔細觀察了每顆超新星的光譜，留意可能揭示星周物質存在特徵。
該團隊發現，光譜中通常包含藍移的鈉吸收特徵。他們檢查了這些特徵是否可能是由超新星宿主星系中的氣體雲或宿主星系吹來的風產生的，以及檢查星際物質是否是原因，但發現最可能的解釋是超新星本身固有的特徵——他們正在尋找的星周物質。他們的結果表明，Ia 型超新星，或至少是附近螺旋星系中的一些 Ia 型超新星，是由只有一個白矮星的雙星系統產生的。
希望這將是通往更好理解這些超新星起源的道路上的第一步之一，我們將不再糾結於它們是否真的是可靠的宇宙距離標尺這個問題。
參考文獻
Sternberg A, Gal-Yam A, Simon JD, Leonard DC, Quimby RM, Phillips MM, Morrell N, Thompson IB, Ivans I, Marshall JL, Filippenko AV, Marcy GW, Bloom JS, Patat F, Foley RJ, Yong D, Penprase BE, Beeler DJ, Allende Prieto C, & Stringfellow GS (2011)。透過鈉吸收特徵研究 Ia 型超新星中的星周物質。《科學》(紐約，紐約州)，333 (6044), 856-9 PMID: 21836010
影片來源：ESO/M. Kornmesser