較重恆星可能不像超新星爆炸,只悄悄內爆成黑洞

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 13 日 8:45 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


一般認為,所有質量超過太陽 10 倍的恆星最終都會變成超新星,但新研究表明情況並非如此。

大型垂死恆星的模型,核心塌陷形成超新星發生在9~10倍太陽質量以上恆星,最高可達40~50倍太陽質量。超過這個質量上限的恆星,可能會直接塌陷成黑洞,而不會變成超新星。太陽質量150倍以上的超大質量恆星,可能會以極超新星(Hypernova)爆炸。這些「巨獸」並不是因核心塌縮爆炸,而是稱為不穩定對(pair instability)效應,即核心產生的碰撞光子會產生電子和正電子對。

這項新研究表明,核心塌縮成超新星質量上限可能比想像低得多。研究小組觀察一對稱為Arp 299的碰撞星系的元素豐度,由於星系正處於碰撞階段,以致該區域變成超新星溫床。因此Arp 299元素豐度應該很大程度取決於超新星爆炸釋放的元素。測量鐵與氧豐度比,以及氖、鎂分別與氧的比值後,發現Ne/O和Mg/O比值與太陽相似,而Fe/O比值遠低於太陽比值。

研究小組觀察到的比率並不符合標準核心坍塌模型,但發現如果排除任何超過23~27倍太陽質量的超新星,數據與超新星模型非常吻合。即如果恆星約27倍太陽質量以上時坍縮成黑洞,模型和觀測結果就一致。

這項研究結果並不能證明超新星的質量上限比想像小,也有可能超新星產生的氖和鎂含量比模型預測高。不管怎樣,對大恆星最後的垂死掙扎,仍有很多東西要了解。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖為哈伯望遠鏡拍攝的Arp 299碰撞星系,來源:NASA

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