超亮超新星來源線索逐漸浮現

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【大紀元2020年03月01日訊】(大紀元記者笛睿編譯)恆星到了生命晚期通常會爆炸變成超新星。超亮超新星(superluminous supernovae)是超新星是其中亮度特別高的一種,結合近年多個研究項目發現的各種線索,基本都推測這種超新星是由質量為百倍以上太陽的恆星爆炸而成。

超亮超新星亮度是普通超新星的十倍至百倍以上,出現的幾率也小得多。至今科學家只探測到共100顆左右。

與質量大、金屬含量低的恆星相關

瑞典斯德哥爾摩大學主導的SUPERS項目,是同類項目中使用的超亮超新星樣本最多的一個。他們發現,在誕生新星的年輕星系中出現超亮超新星的幾率,比年老星系的幾率大,因此他們認為超亮超新星可能是年輕恆星爆炸而成。

該項目使用美國加州帕洛瑪天文臺(Palomar Observatory)的茲威基瞬變設施(Zwicky Transient Facility,ZTF),可以同時觀測多個星系。

斯德哥爾摩大學的倫南(Ragnhild Lunnan)博士說,平均每個星系在一個世紀的時間內才會發生一顆超新星事件,超亮超新星更罕見,每一千至一萬顆超新星中才有一顆是超亮超新星。通過有能力同時觀測多個星系的設備,才有可能得到足夠的數據對它們展開研究。

他們還發現,具有較多原始化學物質的星系出現超亮超新星的幾率大,這些星系的金屬含量較低。因此他們認為超亮超新星和大質量、低金屬含量的恆星相關。

2018年,倫南的團隊發現一顆超亮超新星具有一個巨大的外殼,「這可能是這些恆星非常大質量的又一個證據。」倫南說。

亮度漸變週期長達幾個月

另一個由以色列魏茨曼科學研究所(Weizmann Institute of Science)的戈爾言(Avishay Gal-Yam)主導的Fireworks研究項目,也利用ZTF觀測設備,發現了超亮超新星亮度變化週期比普通超新星長很多。

戈爾言說,ZTF對天空的頻繁監控,大幅提高了觀測這類事件的密切度。以前的觀測中,通常超新星事件發生兩周後才能捕獲到,ZTF可以在一兩天內就發現。

他們發現,普通的超新星爆炸過程從變量到變暗前後只有幾周的時間,而超亮超新星過程長得多。「從爆炸發生至達到最亮的時刻可能就有兩個月、甚至更長的時間。」

戈爾言團隊已發布了好幾份研究探討超亮超新星的誕生過程,一種假設認為是普通超新星留下的殘骸——高速旋轉、高磁性的中子星象一個大磁鐵一樣,不斷給超新星補給能量,導致超亮超新星。

不過戈爾言本人更認同倫南的另一種假設,認為超亮超新星是由巨大的恆星——質量至少是太陽百倍以上的恆星爆炸而成。

特別高的亮度適合探測特別遙遠星系的距離

儘管科學家對超亮超新星了解還很有限,天文學家已經發現它們可以作為「標準燭光」,衡量遙遠宇宙的距離。

英國南安普敦大學(University Of Southampton)的SPCND項目,使用超亮超新星丈量宇宙遙遠位置的星系。負責人沙利文(Mark Sullivan)說:「把它當作亮度已知的標準燭光,如果看到它出現在空中,測量從地球看起來它的亮度,就知道它與地球的距離。」

沙利文團隊共發現了20多顆超亮超新星,最遠的距離地球80億光年。「我們有了來自遙遠宇宙的新數據。」

天文學家希望新一代望遠鏡的啟用,能找到更多超亮超新星,將進一步揭開這類超新星的面紗。

「我們正處在一個有能力發現這麼多非常罕見天體的時代,這很有趣。」倫南說。◇

責任編輯:朱涵儒

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