天文學家看見極罕見超新星爆炸,2.2 天內亮度衝到最大

作者 | 發布日期 2018 年 03 月 27 日 16:16 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

超新星是宇宙中明亮驚人的爆炸現象,通常需要數週至數月時間才能達到最大亮度,但天文學家前陣子觀測到一顆罕見超新星,它的亮度於短短 2.2 天內就飆升至峰值,不到一個月光芒就消失殆盡,成為有史以來成長最快、最亮的超新星之一。



超新星是一顆大質量恆星的劇烈死亡過程,在恆星耗盡燃料並崩潰時產生強大衝擊波,將物質以近乎十分之一光速的速度向外拋射,並形成一個由膨脹氣體和塵埃構成的殼狀結構,稱做超新星殘骸,如知名的蟹狀星雲。超新星通常要花費數週至數月時間達到最亮峰值(消失時間更長),期間發出的亮度更會短暫超越宿主星系中其他所有恆星。

但由太空科學望遠鏡研究所(STScI)天文學家 Armin Rest 領導的國際小組,於 2015 年利用克卜勒太空望遠鏡觀測到一顆名為「KSN 2015K」的超新星(研究結果今年 3 月 26 日才在線上發表),其亮度短短 2.2 天內就達到最大峰值,媲美 Ia 型超新星(大約比太陽亮 50 億倍),之後在 6.8 天內減暗一半亮度,25 天內光芒即完全消失,死亡速度比其他超新星還要快上 10 倍。

Armin Rest 表示,當他第一次看到克卜勒呈現的數據時,下巴都掉下來了。

「KSN 2015K」超新星屬於一種稱為「fast-evolving, luminous transients」(FELT)的罕見事件,不適用現有超新星模型,天文學家仍在持續這類超新星辯論它們的來源。有人說是伽瑪射線暴(Gamma Ray Burst,縮寫 GRB)的餘暉、一顆被擁有強大磁力的中子星加壓的超新星、或是 Ia 型超新星的失敗案例。

▲ 不尋常的 fast-evolving, luminous transients(FELT)罕見事件。(Source:hubblesite

研究小組則認為,可能是這顆恆星原本充斥著氣體塵埃,瀕死前才大量噴發出來,裹住自身如同蟲繭,如果塵埃夠密集,理論上可以隱藏光線,所以當經歷超新星爆炸時,衝擊波需花費一段時間才能撞破這道繭殼射出光芒,讓天文學家得以利用望遠鏡看見。他們的研究發表在《自然─天文學》期刊。

▲ Felt 超新星爆炸動畫展示。

當然這種解釋出現了另一個問題:恆星死亡前的短短時間如何能創造出如此密集的「繭」?最有可能的假設為這是一顆「漸近巨星分支」(asymptotic giant branch,縮寫 AGB)恆星。AGB 恆星以恆星風形式流失大量質量,意味著這種恆星有大量星周包層(CSE)環繞。

後續更多觀測將有助於驗證這一假設,即將推出的 TESS 望遠鏡(凌日系外行星巡天衛星)便能更詳細檢查 FELT。隨著我們越了解這片已蔓延百億年的宇宙,也許人類看待時間的尺度也能改變。

(首圖為超新星爆炸示意圖,來源:NASA