本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
天文學家發現,1006 年照亮天空的一顆超新星轉瞬即逝,並未留下任何伴星。這一結果為長期困擾天文學家的一個謎題提供了最新的線索——這種恆星爆炸是如何發生的?
超新星 1006 號於 1006 年(因此得名)爆發,從地球上可以看到。它可能是人類有史以來看到的最亮的恆星,並且可能足夠明亮,可以在夜間閱讀。天文學家知道它是一顆 Ia 型超新星——一種特殊的恆星末日,需要帶上另一顆恆星一起經歷。
Ia 型超新星是我們用來測量宇宙距離的宇宙階梯上的一級。它們在發現宇宙加速膨脹中發揮了重要作用——這是由我們稱之為暗能量的東西在 1998 年引起的。
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但是,這種宇宙爆炸的起源長期以來一直是一個有點神秘的問題。天文學家認為,Ia 型超新星有兩種形成方式。這兩種方式都涉及一顆白矮星,這是一顆類似於太陽未來會變成的死亡恆星,它從一顆毫無戒心的伴星那裡聚集質量,然後在達到極限時爆炸成一顆耀眼的超新星。一種方式是快速的,從另一顆圍繞即將爆炸的白矮星執行的白矮星那裡竊取物質,並在過程中將其分解。另一種方式是緩慢的,白矮星隨著時間的推移從一顆更像現在的太陽或巨星的伴星那裡拖走物質。
至關重要的是,第二種緩慢的方法會留下一個明顯的跡象。伴星應該在爆炸中倖存下來,並且在超新星遺蹟旁邊可見。這就是天文學家一直在尋找的東西。
加那利天體物理研究所 (Instituto de Astrofísica de Canarias) 的 Jonay González Hernández 和同事搜尋了超新星 1006 號的伴星。他們空手而歸。
SN 1006 距離我們 7,100 光年。 González Hernández 和同事從 SN 1006 爆炸後留下的超新星遺蹟的 X 射線發射中心開始搜尋,半徑超過八光年。
他們正在尋找一顆與超新星距離相同的恆星。 González Hernández 說:“自爆炸發生以來的 1000 年裡,至少在天文標準上,沒有太多時間移動很遠。” 它還應該在其大氣層中顯示出一些重元素,例如鎳,以及一個大的“踢”速度。
González Hernández 說:“我們只發現了四顆距離與超新星遺蹟相容的恆星,但它們都是‘正常’的巨星,”並且沒有表現出為在超新星中倖存下來的恆星預測的特殊性。
González Hernández 和他的同事將他們的研究與另外四顆超新星的研究結合起來,得出結論,只有 20% 的 Ia 型超新星是透過留下伴星的緩慢通道發生的。他們得出這個數字是因為在這五顆超新星中,只有一顆似乎有伴星。
但哈佛-史密森天體物理中心 (位於馬薩諸塞州劍橋市) 的天文學家 Ryan Foley 指出,五個是一個非常小的樣本,他沒有參與這項研究。 他說:“從這個樣本中得出比率有很多內在的不確定性。” 真實的比率可能與此有很大差異。1
González Hernández 承認,20% 這個數字是“指示性的”,天文學家需要研究更多案例,看看它是否站得住腳。
對於已經研究過的五顆超新星,也提出了疑問。
已經發現的那顆伴星——即超新星 1572 號旁邊的伴星——已被質疑和懷疑。 陪審團仍在爭論它是否真的參與了超新星,還是隻是一個無辜的旁觀者。 還有另一個注意事項:如果這些超新星中的任何一顆有比太陽小的伴星,它們就會太暗而看不見。 González Hernández 說:“如果 [超新星 1006 號的伴星] 以某種方式仍然隱藏著,那麼它必須是一顆可能比我們的太陽小的恆星。”
雖然 20% 這個數字可能基礎薄弱,但這項研究確實為 Ia 型超新星是透過快速通道還是慢速通道(或兩者兼而有之)形成的難題提供了一個更多的資料點。 而這個難題的解決方案很重要。
如果所有 Ia 型超新星並非生來平等,那麼在計算宇宙距離時就需要考慮特定超新星採取的路徑。 我們得到的答案不太可能發生巨大變化,但如果我們想要獲得準確的結果,我們需要準確瞭解我們的工具是如何工作的。
- 在 5 個系統的樣本中,1 個可能有一個伴星。 5 分之 1 是 20%。 但其中存在一些偶然性。 例如,如果真實的比率是 50%(而不是 20%),那麼大約 17% 的時間您實際上會觀察到我們所看到的:5 分之 1。 如果您包含這種統計不確定性,那麼正確的說法可能類似於 9-66%。
參考文獻
Jonay I. González Hernández, Pilar Ruiz-Lapuente, Hugo M. Tabernero, David Montes, Ramon Canal, Javier Méndez, & Luigi R. Bedin (2012). No surviving evolved companions of the progenitor of SN 1006 Nature DOI: 10.1038/nature11447
圖片
SN 1006 超新星遺蹟的合成影像。 來源:X 射線:NASA/CXC/Rutgers/G.Cassam-Chenaï,J.Hughes 等人;射電:NRAO/AUI/NSF/GBT/VLA/Dyer,Maddalena & Cornwell;光學:Middlebury College/F.Winkler,NOAO/AURA/NSF/CTIO Schmidt & DSS