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2017-10-09 白矮星表面劇烈氦反應會觸發超新星爆炸

 
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The astronomical art of a pre-explosion white dwarf triggered by the helium explosion at its surface.  Credit: Institute of Astronomy, the University of Tokyo  東京大學理學院(University of Tokyo School of Science)Ji-an Jiang和Mamoru Doi等人發現證據,可以證明Ia型超新星爆炸最初是因為氦爆(helium detonation)而觸發的。

  Ia型超新星(Type Ia supernova)通常是雙星系統裡的白矮星子星所造成的。由於白矮星有質量上限,所以白矮星觸發的Ia型超新星爆炸通常固定比太陽還亮50億倍,不僅光度幾乎是固定的,而且明亮到在很遠的距離外都能觀察到,所以天文學家常以Ia型超新星視為標準燭光,當作度量天體距離的其中一把量天尺,甚至由此發現宇宙正在加速膨脹中;若能對Ia型超新星的行為和歷史瞭解得愈透徹,則對宇宙膨脹的測量能愈精確。然而,在此之前,天文學家都不清楚到底是什麼機制Ia型超新星爆炸的發生,更甚者,在星系裡,平均每100年才有一次Ia型超新星爆炸,所以並不容易捕捉到。

  現行理論認為雙星裡的白矮星會搶奪伴星的氦,當多餘的氦包覆白矮星後,會引起劇烈的氦融合反應,轉而促使白矮星從內部發生爆炸而造成超新星爆發。Jiang等人需要發現一顆新的或近期發生的Ia型超新星來驗證這個假設,所以利用位在夏威夷的昴望遠鏡(Subaru Telescope)及其上所載之廣角可見光相機(Hyper Suprime-Cam camera,HSC),能一次獲取大面積的星空訊息,增加發現Ia型超新星的機會。

Images and light curves of type Ia supernova, MUSSES1604D. Credit: Institute of Astronomy, the University of Toky  結果,他們大約一個晚上發現的100個超新星中,只確認出一個剛好在他們觀測前一天內才爆發的Ia型超新星,MUSSES1604D。令人驚訝的是,它爆發的第一天就有個非常明亮的閃光現象,Jiang等人認為很可能與超新星爆發的本質有關。他們將觀測資料,和電腦模擬氦融合反應預測的亮度和顏色隨時間的變化結果進行比對,結果發現理論和觀測兩者相當吻合。這是天文上第一次有確切證據能證明這個理論假設是正確的。

  不過,這並不代表這個觀測結果能解釋關於超新星的一切事物。在這個研究裡,這些天文學家所發現的是由白矮星和一顆主要成分為氦的伴星之間的交互作用引起了Ia超新星爆炸,但也僅止於這樣的雙星系統。如果遇到的是白矮星和類似太陽的恆星組成的雙星,這個理論是否還適用?Jiang等人也不敢保證。也因此,Jiang等人的下一步就是將測試這樣的理論是否適用在其他種超新星爆發事件中。

資料來源:http://www.ipmu.jp/en/20171005-IaSN, 2017.10.05, KLC

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