极亮超新星的能量来源极可能是磁星

极亮超新星的能量来源极可能是磁星

极亮超新星的能量来源极可能是磁星

罕见超新星爆发可能出产银河系最年轻黑洞

罕见超新星爆发可能出产银河系最年轻黑洞

G299.2-2.9:一个中年的超新星残骸。

G299.2-2.9:一个中年的超新星残骸。

(神秘的地球uux.cn)据台北天文馆:极亮超新星(super-luminous supernova)是近年来发现的新型爆发现象,比一般超新星亮十到百倍,由英国贝尔法斯特女王大学领导的跨国合作团队,认为极亮超新星的能量来源,极可能是磁星(magnetar),一种拥有强烈磁场且1秒内旋转数百次的快速自转中子星(neutron star)。

该团队10月17日在国际知名期刊「自然」(Nature)上,发表了这份重要研究。

超新星(supernova)是巨质量恒星演化到末期时的剧烈爆炸现象,经由爆发将产生的重元素抛入星际空间中,这些元素丰富了宇宙的化学组成,更组成了你我,或许这就是我们这么热切地寻找这些珍贵爆发的契机。

当然,还有一个更重要的原因,就是它们很明亮,比太阳亮数十亿倍,因此很多业余天文学家用小型望远镜即可投入寻找超新星的行列,他们监测很多邻近星系,将新取得的影像与旧的影像对减,并通报给国际天文联合会(IAU)可能的超新星候选者。

近几年来,全世界大型的巡天计画如火如荼地展开对全天空的监测,其中,座落于夏威夷Haleakala山,拥有全世界最大的数位相机的泛星(Pan-STARRS)计画,其单幅曝光影像的范围相当于35倍满月的面积,对寻找超新星有惊人的贡献,平均每年可以发现超过百颗超新星。

泛星计画屏除了传统超新星巡天的选择效应,并非针对单一的高表面亮度或漩涡星系逐一搜寻,而是进行无偏差的全天监测,因此发现了这种全新类型的极亮超新星,其偏好在矮星系(dwarf galaxy)环境中产生,也是传统巡天策略下,不易侦测的部分。

一些理论物理学家认为,这类超新星的爆发来自于宇宙中质量最大的恒星,演化到生命终点时,产生类似原子弹的爆炸,这个原子弹有如3000万倍的地球大小或100倍太阳质量,将整个恒星炸得粉身碎骨,也就是所谓的不稳定对超新星(pair-instability supernova)。

贝尔法斯特女王大学(Queen’s University Belfast)带领的国际合作团队,利用泛星计画望远镜与其他世界各地的大型天文台,追踪观察两颗极亮超新星的光度变化情况,取得超过年的完整观测资料。然而,根据收集到的宝贵资料,并不支持上述超巨质量恒星的假设,研究团队提出快速自转的磁星模型,更能解释极亮超新星现象。

该论文第一作者Matt Nicholl解释,「我们知道当巨质量恒星演化到生命末期时,它的外层剧烈抛出成为超新星,而中间核心则塌缩成中子星。中子星是一种质量相当于太阳,但体积却仅有数十公里的高密度天体。我们认为,在一些条件下,有些中子星拥有非常强烈的磁场,并且自转非常快速,1秒钟可旋转300次。当其自转减速时,将转动的能量经由磁场转移给超新星,造成其比一般超新星明亮。此理论模型吻合我们所观测到的资料。」

其指导教授、团队主持人Stephen Smartt教授补充表示,「极亮超新星真是很特殊的超新星!正因它们如此明亮,我们可以利用它们来当作照亮遥远宇宙的火炬。光以等速在空间中旅行,也就是说当我们看得越远,就是看到越久远的过去。藉由了解这些炫目的爆发过程,我们可以探查宇宙刚诞生不久后的样貌。我们的目标是在早期宇宙寻找这类超新星,侦测第一代恒星的形成,并了解它们如何产生宇宙中第一代的化学元素。」





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