發現超新星碎片撞擊鄰近恆星的過程

【博科園-科學科普】超新星是宇宙中最活躍的一些事件，向星際介質發出巨大的衝擊波。我們有充分的理由認為這些衝擊波在它們有足夠的機會消散之前就會發生。許多恆星都有伴星，行星或其他恆星在合理的接近軌道上運行。事實上有一整個亞型超新星似乎需要一個附近的伴星。

當恆星最終爆炸時，它的伴星顯然會被碎片擊中。圖片版權：費米實驗室（Fermilab）

那麼當衝擊波來襲時這些天體會發生什麼呢？隨著我們快速識別超新星的能力的提高，我們可能正處於發現的邊緣。最近研究人員發現了一顆超新星爆炸發出的藍光。而且在最詳細的觀測中，他們證明了這種發光來自於超新星碎片撞擊伴星。

一顆超新星爆炸把附近的恆星包起來，這是不可避免的。例如Eta Carinae是一種由兩顆恆星組成的系統，它們的質量至少是太陽質量的30倍，這意味著它們最終會作為一種ii型超新星爆發。無論哪個先爆炸，毫無疑問會把碎片送入第二。但有另一類超新星，即ia型超新星，它需要附近恆星的存在。

爆炸的「小矮人」

ia型超新星與白矮星的死亡有關，它的碳/氧豐富的恆星就像太陽一樣。白矮星已經燃燒掉了所有的氫和氦燃料，但沒有重力創造出碳和氧可以融合的條件。然而如果這些交叉達到一定的質量閾值，聚變就會突然重新啟動，將白矮星吹到一個巨大的核爆炸中。

有兩種方法可以讓額外的質量到達白矮星。第一個是兩個白矮星的碰撞，它們都被爆炸摧毀了。第二種是附近的伴星。在這種情況下白矮星可以從它的伴星那裡吸取物質，慢慢生長直到它越過臨界閾值並爆炸。爆炸發生時附近就會有一顆恆星，那麼它會發生什麼呢?

超新星是出了名的亮，這使得對附近任何事物的詳細觀測比挑戰更大。但我們在過去的幾年裡看到過很多類型的超新星，而且由於它們都是通過類似的機制爆炸，它們產生的光具有許多共同特徵。所以關鍵是要識別這些特徵的偏差。

在一篇新的論文中一大群研究人員指出，最近的一些超新星出現了意想不到的藍光。然後他們繼續描述超新星SN 2017cbv，它在今年3月被發現。在這種情況下，超新星爆炸發生的前一天才被發現。在接下來的六周內隨訪觀察讓研究小組建立了一個關於超新星爆炸後果的詳細記錄(稱為光曲線)。這一記錄與我們所期望的典型的ia型超新星相比。

光子盈餘

與標準的ia型超新星相比，SN - 2017cbv顯示了所有波長的光，包括藍色和紫外線區域。這在爆炸發生後的第一個星期里大部分都是明顯的，因為光上升到它的最高點。在頂峰時期比你在典型的類型- ia型超新星中看到的更紅的波長要多。

這可能會導致什麼?為了找到答案，研究小組修改了ia型超新星的模型，其中包括一種撞擊附近恆星的衝擊波。修正後的模型很好地符合了數據，表明在峰值的5%到15%的光線來自於附近恆星的衝擊波。

然而這一模型表明，這顆伴星距白矮星的距離接近4000萬公里(比我們的太陽還要近一點)。這就在你所期望的伴星的最邊緣，如果兩者足夠近可以共享物質。然而作者指出，這個模型假設他們在看的是一個理想的視角。如果這個角度偏離了，它看起來會變暗，這將使伴星看起來更遙遠。

作者不認為這是一個結論性的證明，我們正在看一顆伴星，因為還有許多其他可能的解釋沒有被排除。這些包括不規則形狀的碎片雲，可以讓更多的光線逃離，或者在爆炸後不久就能看到一團高放射性物質。還有一種可能是在爆炸前，一些物質被噴射出來，而額外的光則是爆炸的碎片，進入了早期的物質。

解決這個問題的最好方法當然是更多的觀察。這不是我們看到的第一個比預期要亮一點的超新星。再加上一些關於早期超新星殘骸的更詳細的觀點，可以幫助我們弄清到底是什麼，我們正在研究……。

參考：天文物理雜誌

作者：JOHN TIMMER

來自：Ars Technica

編譯：中子星

審校：博科園

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