天文學家發(fā)現(xiàn)一顆“混沌”恒星的信號使它的伴星成為超新星

許多恒星會爆炸成發(fā)光的超新星，這些超新星會隨著年齡的增長而膨脹，它們會耗盡核聚變所需的燃料。但有些恒星能去超新星，只是因為它們有一個親密而煩人的伴星，這將使它的伴侶有一天更加心慌和爆炸。

后一種事件可能發(fā)生在雙星系統(tǒng)中，其中兩顆恒星試圖共享主導權。雖然爆炸的恒星發(fā)出了許多關于其身份的證據(jù)，但天文學家必須參與探測工作才能知道導致爆炸的錯誤伴星。

1月10日，在西雅圖舉行的2019年美國天文學會會議上，一個國際天文學家團隊宣布，他們已經(jīng)確定了伴星的類型，這使其成為雙星系統(tǒng)中的伙伴——碳氧白矮星爆炸。通過對距離我們5.45億光年的超新星SN 2015cp的反復觀測，研究小組探測到了爆炸前伴星脫落的富氫碎片。

華盛頓大學的天文學家梅麗莎格雷厄姆(Melissa Graham)說：“碎片的存在意味著伴星要么是紅巨星，要么是類似的恒星，在它的伴星變成超新星之前，已經(jīng)有大量的物質脫落了。”她做出了這一發(fā)現(xiàn)，所附論文的主要作者發(fā)表在《天體物理學雜志》上。

超新星物質以10%的光速照射到這顆恒星的填充物中，導致它發(fā)出紫外線，這是哈勃太空望遠鏡和其他天文臺在最初爆炸近兩年后探測到的。通過尋找雙星系統(tǒng)中超新星爆發(fā)幾個月或幾年后碎片效應的證據(jù)，研究小組認為天文學家可以確定這個伴星是雜亂的紅巨星還是相對干凈整潔的恒星。

該團隊將這一發(fā)現(xiàn)作為對特定類型超新星(稱為Ia型超新星)更廣泛研究的一部分。當碳氧白矮星由于雙星伴星的活動而突然爆炸時，就會發(fā)生這種情況。對于恒星來說，碳白矮星又小又密，非常穩(wěn)定。它們來自較大恒星的坍縮核心，如果不受干擾，可以持續(xù)數(shù)十億年。

根據(jù)格雷厄姆的說法，Ia型超新星已經(jīng)被用于宇宙學研究，因為它們均勻的光度使它們成為理想的“宇宙燈塔”。它們被用來估計宇宙的膨脹速度，并作為暗能量存在的間接證據(jù)。

然而，科學家們不確定哪顆伴星會觸發(fā)Ia型事件。大量證據(jù)表明，對于大多數(shù)Ia型超新星來說，伴星可能是另一種碳氧白矮星，之后不會再有富氫碎片。然而，理論模型表明，像紅巨星這樣的恒星也可以觸發(fā)Ia型超新星，這些超新星會留下富含氫的碎片，這些碎片將被爆炸擊中。在迄今為止研究的成千上萬種Ia超新星中，后來只觀察到少量影響伴星發(fā)射的富氫物質。此前對至少兩個Ia型超新星的觀測在爆炸幾個月后探測到發(fā)光碎片。但是科學家不確定這些事件是否是孤立事件，

格雷厄姆說：“到目前為止，所有使用Ia型超新星的科學研究，包括對暗能量和宇宙膨脹的研究，都依賴于這樣一個假設，即我們非常清楚地知道這些‘宇宙燈塔’是什么以及它們是如何工作的?！傲私膺@些事件是如何觸發(fā)的，以及是否只有一種類型的Ia事件被應用到一些宇宙學研究中，這一點非常重要?！?

利用哈勃太空望遠鏡的觀測，該團隊在最初爆炸后大約一至三年內搜尋了70 Ia型超新星的紫外線輻射。

格雷厄姆說：“通過觀察最初事件發(fā)生幾年后的情況，我們正在尋找含有氫的令人震驚的物質的跡象，這表明伴侶不是另一個碳氧白矮星?！?

對于2015年首次發(fā)現(xiàn)的超新星SN 2015cp，科學家們找到了他們要找的東西。2017年，超新星爆發(fā)686天后，哈勃望遠鏡發(fā)現(xiàn)了紫外線碎片。這些碎片距離超新星源頭很遠——至少有1000億公里，也就是620億英里。作為參考，冥王星的軌道距離我們的太陽可以達到74億公里。

通過將SN 2015cp與他們調查中的其他Ia型超新星進行比較，研究人員估計不超過6%的Ia型超新星擁有這種垃圾伴星。格雷厄姆說，對其他Ia事件重復的詳細觀察將有助于鞏固這些估計。

哈勃太空望遠鏡對于探測SN 2015cp伴星碎片的紫外特性非常重要。2017年秋，研究人員安排夏威夷的WM凱克天文臺、新墨西哥州的Karl G. Jansky超大型陣列、歐洲南方天文臺的超大型望遠鏡和NASA的Neil Gehrels Swift天文臺對SN 2015cp進行了補充觀測。其他人。事實證明，這些數(shù)據(jù)對于證實氫的存在非常重要，它們是由密歇根州立大學的研究員切爾西哈里斯在一篇配套論文中提出的。

格雷厄姆說：“SN 2015cp的發(fā)現(xiàn)和后續(xù)行動實際上證明了有多少天文學家和各種類型的望遠鏡可以共同理解瞬態(tài)宇宙現(xiàn)象?！斑@也是天文學研究中意外發(fā)現(xiàn)的完美例子：如果哈勃在一兩個月內看到SN 2015cp，我們就什么也看不到了?！?

Graham還是威斯康星大學DIRAC研究所的高級研究員和大型氣象探測望遠鏡(LSST)的科學分析師。

格雷厄姆說：“未來，作為其常規(guī)觀測的一部分，LSST將自動探測到類似SN 2015 CP-氫的來自Ia型超新星材料的光發(fā)射。“這會讓我的工作變得如此簡單！”

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