超新星爆發前罕見景象:恆星被拉成淚滴狀

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【大紀元2021年07月29日訊】(大紀元記者笛睿編譯報導)科學家觀察了不少超新星事件,但是能捕捉到它們爆炸前夕景象的案例卻很少。最近一份研究捕獲的一個雙星系統就很罕見,正處於即將以超新星形式爆發的前夕階段,其中亞矮星被附近的白矮星牽引成淚滴形狀。

超新星是一顆恆星以爆炸的方式終結壽命的事件,Ia超新星是其中的一種類型。這類型的超新星事件比較特別,是由一個雙星系統內兩顆恆星互動導致的爆發。雙星系統就是兩顆恆星互相繞行所組成的一個小系統。

7月12日發表於《自然·天文學》(Nature Astronomy)期刊的研究探討了代號為HD265435的雙星系統。這個系統距離地球大約1500光年,由一顆是亞矮星和一顆是白矮星構成,這兩顆星體大約每100分鐘互相繞行彼此一周。

從觀測數據的分析發現,裡面那顆亞矮星受到白矮星引力的牽拉而成了淚滴的形狀。研究者認為這是這個雙星系統即將觸發超新星爆炸的一個重要的前奏線索。

研究介紹說,雙星系統觸發的超新星事件存在兩種情況,一種是當其中的白矮星從周圍空間吸收物質,質量增長到太陽的1.4倍的時候,就會發生超新星爆發。這個臨界值被稱為錢德拉塞卡極限(Chandrasekhar limit)。

第二種情況是,如果互相繞行的兩顆恆星靠得很近,而且它們的質量之和接近或超過錢德拉塞卡極限,這也會發生超新星爆發。這份研究觀測到的HD265435就是屬於這種情況。科學家目前發現的這類系統只有屈指可數的幾個。

研究報告的主要撰寫者英國華威大學(University of Warwick)物理系的佩里索利(Ingrid Pelisoli)說:「這種情況下的超新星爆發的具體細節我們還不夠了解。一種可能性是,白矮星從其伴星上吸收了足夠量的物質達到質量的臨界值;另一種可能性是它們以引力波的方式損失能量,導致越靠越近,最後合併成一體。不論這顆白矮星以哪種方式獲得足夠的質量,它都會發生超新星爆發。」

這份研究從美國宇航局(NASA)凌日系外行星巡天衛星(TESS)蒐集的數據中,先發現了HD265435系統裡面的那顆炙熱的亞矮星,而不是白矮星,因為前者比後者亮度高得多。

接著研究人員發現這顆亞矮星的亮度隨著時間出現一定變化,推測它已經被位於附近的一個巨大的物體拉伸成淚滴形狀。再利用徑向速度和自轉速度等測量方法,結合假設模型的推測,研究人員終於確認這顆亞矮星的附近應該隱藏著一顆白矮星,繞其旋轉,二者組成一個雙星系統。

白矮星是恆星耗盡了燃料後坍塌而成的殘骸,體積較小,質量較大,因此密度比較大。這份研究算出HD265435系統內的白矮星質量和太陽差不多大,但是半徑卻比地球還小一些。

研究人員還算出這個系統內亞矮星的質量大約是太陽的0.6倍,如此,這個雙星系統的質量總和已經超過了觸發Ia超新星爆發所需的臨界值。研究推測,這顆亞矮星將收縮也變成一顆白矮星,兩顆白矮星合併後,大約在7000萬年後以超新星形式爆發。

科學家認為la超新星的光是恆定的,就像廣漠宇宙中的一個個燈塔一樣,因此將它們稱為「標準燭光」,利用它計算宇宙中各個星系與地球的距離,從而探索宇宙膨脹系數、暗能量等多個天文學上重要的研究課題。

可是,科學家發現用標準燭光測量的結果,總是和用其它方法測量的結果之間存在一定的差異。有的學者認為,不同方法測量結果的差異可能意味著現在天文學提出的宇宙認知模型有不合理的地方。佩里索利則認為,也有可能是對Ia超新星特性認知的偏差造成的。「我們對超新星越了解,我們越有能力探究這些測量結果之間存在的差異。」 ◇#

責任編輯:葉紫微

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