發現罕見 Ia 型超新星爆炸含有氫氣,科學家或能解開爆發起源

作者 | 發布日期 2019 年 05 月 09 日 16:32 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly


Ia 型超新星在宇宙中極罕見,對天文學家了解宇宙方面有著關鍵作用。現在一組國際天文團隊發現,一顆 Ia 型超新星出現了不尋常的化學特徵,或許可以幫助解開 Ia 型超新星爆發的導火線。

超新星(supernova)可根據其亮度極大時期的光譜,分為 I 型、II 型超新星。I 型超新星稀少罕見,而且它們的光譜不含氫線──明明氫氣是宇宙中最常見的物質;而 II 型超新星的光譜則主要由氫線主導。

不含氫線的 I 型超新星又可再依據其他譜線特徵,細分為 Ia 型、Ib 型、Ic 型超新星,Ia 型有明顯的矽吸收線,Ib 型則缺少波長為 635.5 奈米的單一離子矽吸收線,但具有比 Ia 型更明顯的氦線。

也因此,這類不含氫氣的超新星常被認為含有爆炸前的關鍵線索。Ia 型超新星來自聯星系統中的一顆白矮星爆炸,但我們不確定是什麼誘發白矮星爆炸,科學家普遍推測,白矮星可能在從伴星吸取物質的過程中引發爆炸,不過事實是否如此,科學家激辯了幾十年。

為了調查爆炸事發原因,由卡內基科學研究所 Juna Kollmeier 領導的國際天文團隊,因此將目光瞄向名為「ASASSN-18tb」的 Ia 型超新星,沒想到意外找出它含有氫線特徵!當時,研究人員還心想:「這真的是氫嗎?」

雖然近年來,也有其他天文學家發現少數幾個 Ia 型超新星被大量氫氣覆蓋(和太陽的質量差不多),包括 ASASSN-18tb,但 ASASSN-18tb 情況又與其他 Ia 型超新星有些不同:被氫氣遮蔽的 Ia 型超新星往往出現在有年輕恆星形成的星系,但 ASASSN-18tb 出現在由老恆星組成的星系中;其次,ASASSN-18tb 周圍的氫氣量明顯少於其他 Ia 型超新星周圍氫氣量,大約只有太陽質量的百分之一。

因此,研究人員假設光譜出現氫線的 ASASSN-18tb 超新星,其氫氣來源有 3 種(如首圖,從中間順時針講起),第一:白矮星與富含氫氣的伴星碰撞爆炸;第二:兩顆白矮星相互碰撞,隨後與第三顆富氫恆星再撞;第三,白矮星爆炸後與周圍氫氣物質相互作用。令人興奮的可能性是,研究人員分析認為,氫氣來源或許來自白矮星與其伴星碰撞。

如果事實如此,這就是我們第一次觀察到相關事件,我們將理解 Ia 型超新星的生成機制,以及過程中都有哪些「參與者」。新論文發表在《皇家天文學會月報》。

(首圖來源:卡內基科學研究所