超新星爆发前罕见景象:恒星被拉成泪滴状

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【大纪元2021年07月29日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)科学家观察了不少超新星事件,但是能捕捉到它们爆炸前夕景象的案例却很少。最近一份研究捕获的一个双星系统就很罕见,正处于即将以超新星形式爆发的前夕阶段,其中亚矮星被附近的白矮星牵引成泪滴形状。

超新星是一颗恒星以爆炸的方式终结寿命的事件,Ia超新星是其中的一种类型。这类型的超新星事件比较特别,是由一个双星系统内两颗恒星互动导致的爆发。双星系统就是两颗恒星互相绕行所组成的一个小系统。

7月12日发表于《自然·天文学》(Nature Astronomy)期刊的研究探讨了代号为HD265435的双星系统。这个系统距离地球大约1500光年,由一颗是亚矮星和一颗是白矮星构成,这两颗星体大约每100分钟互相绕行彼此一周。

从观测数据的分析发现,里面那颗亚矮星受到白矮星引力的牵拉而成了泪滴的形状。研究者认为这是这个双星系统即将触发超新星爆炸的一个重要的前奏线索。

研究介绍说,双星系统触发的超新星事件存在两种情况,一种是当其中的白矮星从周围空间吸收物质,质量增长到太阳的1.4倍的时候,就会发生超新星爆发。这个临界值被称为钱德拉塞卡极限(Chandrasekhar limit)。

第二种情况是,如果互相绕行的两颗恒星靠得很近,而且它们的质量之和接近或超过钱德拉塞卡极限,这也会发生超新星爆发。这份研究观测到的HD265435就是属于这种情况。科学家目前发现的这类系统只有屈指可数的几个。

研究报告的主要撰写者英国华威大学(University of Warwick)物理系的佩里索利(Ingrid Pelisoli)说:“这种情况下的超新星爆发的具体细节我们还不够了解。一种可能性是,白矮星从其伴星上吸收了足够量的物质达到质量的临界值;另一种可能性是它们以引力波的方式损失能量,导致越靠越近,最后合并成一体。不论这颗白矮星以哪种方式获得足够的质量,它都会发生超新星爆发。”

这份研究从美国宇航局(NASA)凌日系外行星巡天卫星(TESS)搜集的数据中,先发现了HD265435系统里面的那颗炙热的亚矮星,而不是白矮星,因为前者比后者亮度高得多。

接着研究人员发现这颗亚矮星的亮度随着时间出现一定变化,推测它已经被位于附近的一个巨大的物体拉伸成泪滴形状。再利用径向速度和自转速度等测量方法,结合假设模型的推测,研究人员终于确认这颗亚矮星的附近应该隐藏着一颗白矮星,绕其旋转,二者组成一个双星系统。

白矮星是恒星耗尽了燃料后坍塌而成的残骸,体积较小,质量较大,因此密度比较大。这份研究算出HD265435系统内的白矮星质量和太阳差不多大,但是半径却比地球还小一些。

研究人员还算出这个系统内亚矮星的质量大约是太阳的0.6倍,如此,这个双星系统的质量总和已经超过了触发Ia超新星爆发所需的临界值。研究推测,这颗亚矮星将收缩也变成一颗白矮星,两颗白矮星合并后,大约在7000万年后以超新星形式爆发。

科学家认为la超新星的光是恒定的,就像广漠宇宙中的一个个灯塔一样,因此将它们称为“标准烛光”,利用它计算宇宙中各个星系与地球的距离,从而探索宇宙膨胀系数、暗能量等多个天文学上重要的研究课题。

可是,科学家发现用标准烛光测量的结果,总是和用其它方法测量的结果之间存在一定的差异。有的学者认为,不同方法测量结果的差异可能意味着现在天文学提出的宇宙认知模型有不合理的地方。佩里索利则认为,也有可能是对Ia超新星特性认知的偏差造成的。“我们对超新星越了解,我们越有能力探究这些测量结果之间存在的差异。” ◇#

责任编辑:叶紫微

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