罕見 Ic 型超新星終於確認主要成因

作者 | 發布日期 2024 年 10 月 27 日 0:00 | 分類 天文 line share Linkedin share follow us in feedly line share
罕見 Ic 型超新星終於確認主要成因


有種罕見超新星缺乏氫和氦,已知是許多金屬來源,但金屬源頭是從孤立大質量恆星拋棄外殼,還是由一顆較小伴星共同作用,始終未有定論。現在跨國天文團隊發現,Ic 型超新星前身恆星並非都是巨大的孤獨天體,反而常與伴星形成雙星系統,對爆炸結果有決定性作用。

Ic型超新星是由壽命走到盡頭的大質量恆星核心塌縮引發,所有氫都在恆星核心轉化為較重元素,當核心元素到達鐵頂峰,融合反應停止。再有足夠能量釋放,向外壓力下降,密集核心在重力作用下劇烈塌縮,形成超緻密中子星或黑洞,外層則以強烈爆炸噴射四散,並鍛造出更重的超鐵元素。

Ic型超新星的神祕之處在於,外殼沒有檢測到氫和氦,雖然這些元素在恆星核心耗盡,但仍應存在恆星大氣。有兩種可能解釋:第一種解釋是,這些恆星質量約太陽20~30倍,質量如此大,以至於會產生強大的恆星風,將氫和氦吹走;第二種解釋是,這些恆星有顆伴星,這顆伴星會從質量的太陽8~15倍恆星吸取氫和氦。這兩種情況的氫和氦都會在超新星爆炸前剝離,噴出物就會缺乏這些元素。

研究員觀察Ic型超新星噴發後遺留的分子氣體,並與II型超新星分子氣體比較,結果顯示兩者遺留氫量大略相同,代表Ic型超新星前身恆星並非特別巨大。也就是說,最有可能的解釋是這些元素被雙星系統的伴星吸收了,伴星通常會於超新星爆炸倖存,但爆炸衝擊力會將它拋射更遠。研究顯示,與伴星有關的超新星爆炸產生碳量是普通爆炸兩倍,碳又是生命基本構成元素,因此這解釋也能幫助我們理解宇宙許多元素來源,並根據這些資料調整Ic型超新星對宇宙碳含量的貢獻,研究員還希望研究更多超新星殘骸,以探討前恆星的演化歷程。論文發於在《自然通訊》

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖為雙星系統想像圖,來源:ESO / M. Kornmesser / S.E. de Mink)

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