世界中,每秒钟都有恒星死去。尽管恒星完毕生命的方法不外乎核塌缩和热核爆破两种,但它们结合各自的物理、化学状况,细化出无数种死法。真是应了那句话:有一万种死法,你要选哪种?可有颗恒星却不走寻常路,它好像挑选了——
11月9日出书的《天然》杂志就介绍了一个特别的超新星迸发。地理学家发现,一颗被命名为iPTF14hls的超新星在近两年的时刻里,迸发了5次。在全球大视场巡天展开得如火如荼的当下,天天都会发现十几颗超新星,但如此走向逝世的恒星却史无前例。清华大学和国家地理台的研讨人员作为该研讨的合作者,使用国内的中小型望远镜设备为这项作业贡献了重要数据。
2014年9月22日,闻名的帕洛玛瞬变源巡天项目使用大视场相机发现了一个忽然变亮的点。作为一颗超新量候选体,它被命名为iPTF14hls。依照传统的超新星研讨进程,应该敏捷寻觅大口径望远镜进行光谱证认。出于某些原因,iPTF并未发布该超新星的发现信息,也没有发动后续的监测。
两个月后,别的一个超新星巡天卡特琳娜实时瞬变源巡天于2014年11月18日独立发现了该超新星的迸发。由于看起来亮度改变不大,地理学家没有对这颗超新星更进一步重视。
2015年的第一天,国家地理台与清华大学联合展开的超新星巡天项目勘探到了这颗超新星的再次变亮,并于2015年1月8日使用国家地理台2.16米望远镜观测了它的第一条光谱。光谱显现,这是一颗ⅡP型超新星。这类超新星在迸发时包括有许多的氢和氦元素,其亮度会在迸发后50—100天坚持缓慢改变。这与之前的观测相符合。因而我国超新星研讨者判别这是一颗一般的ⅡP型超新星,再次失去了这个严重发现。
100天后,iPTF14hls迎来了第三次的亮度添加,许多的望远镜将镜头对准“事发地址”,开端对iPTF14hls进行会集观测。尔后的300天内,科学家又勘探到至少两次亮度添加的现象。也就是说,在长达600多天的时刻内,这颗超新星至少5次忽然变亮,然后又昏暗下去。
iPTF14hls地点的星系有个长长的姓名SDSSJ092034.44+504148.7,它间隔地球约4亿光年。之所以科学家对这个星系的间隔并不十分确认,是由于它实在是过分昏暗、过分平铺直叙,因而之前从未有望远镜专门对准它。而超新星iPTF14hls五次迸发的“业绩”在地理界史无前例,才让iPTF14hls和它地点的星系成为科学家们重视的焦点。
超新星是恒星完结生命的一种方式。当恒星耗尽其内部核反应质料时,会开端不行阻挠地塌缩,随后发生剧烈的迸发。迸发会让恒星的亮度敏捷添加10个量级以上,并将恒星的大部分物质以上万公里/秒的速度抛射到空阔的世界中。在世界空间中,每秒钟都有一次超新星迸发在演出,而人类一切的勘探设备会集在一起也只发现其间的十万分之一。现有的超新星观测多个方面数据显现,绝大部分超新星会在迸发后的几十天到1年内,亮度下降到观测仪器的勘探极限以下,终究从咱们的视界中消失,留传下一个中子星或许黑洞,又或许骸骨无存。
超新星这个名词的呈现至今不到百年时刻。上世纪末终究十年,SN1987A迸发、超新星作为规范烛光丈量世界以及部分超新星与伽马暴成协等重要科学发现逐个呈现,使渐渐的变多科学家将目光聚集到超新星。
依据光度改变曲线和光谱特征,超新星能够被分为许多类型。其间所占份额最大的两类,分别是来源于主序质量抵达8—16个太阳质量红巨星迸发的ⅡP型,和吸积伴星质量到达质量极限终究迸发的Ia型。最近十年,跟着更多大视场超新星巡天项目的展开,渐渐的变多的特别超新星被发现,为超新星研讨揭开了新的篇章。
一般来说,超新星迸发后会在几天或许几周内到达光度极大,然后逐步昏暗。当然,凡事有破例,超新星在迸发后呈现屡次光度增亮现象也曾有过先例,比方闻名的SN1987A和1993J。
iPTF14hls被地理学家戏称为“僵尸”超新星。它在演化的结尾迟迟不愿离去,屡次迸发。究竟是什么让它再三“复生”?
关于超新星再次变亮,地理学家有多种解说。首先是适用于最多场景的镍元素56号同位素的衰变。在演化的终究阶段,恒星会在高温度高压力状况下组成镍元素的56号同位素,之后它会经过放射性衰变,缓慢地变为铬和铁,并开释能量,使超新星再次变亮。SN1987A和1993J再次变亮的机制就与这种机制相似,但它一般只会使超新星发生一到两次的亮度添加。其次,假如超新星迸发时,其周围有一个前身星星风吹出的物质壳层,那么当迸发抛出的物质进入这些壳层后,会与这些壳层发生相互作用,加热这些物质使其宣布辐射。辐射供给的能量会使超新星的亮度下降速度减缓,并且会随同有射电和X射线hls的观测并没有勘探到射电或许X射线的辐射。第三种或许,假如超新星迸发后构成一个十分快速地旋转的、磁场较强的中子星,这样的中子星会由于旋转速度的减缓,使其旋转动能转化为辐射能,为超新星的辐射注入新的能量。但这样的能量注入一般是单次的,也无法解说iPTF14hls的5次变亮,并且现有的模型也不支持包括有许多氢元素的恒星发生这样的高速强磁场中子星。
研讨标明,在迸发之前,iPTF14hls或许是一颗质量超越100个太阳质量的低金属丰度恒星。这种恒星生命晚期会在特定的条件下发生正负电子对,使得恒星的状况方程发生显着的改变,导致其不安稳性添加,从而抛出部分外层物质,并从头达到安稳的状况方程。屡次重复这样的一个进程就会在超新星外部构成多重壳层。终究恒星完全逝世迸发后,抛出的物质与不同壳层的相互作用就会发生iPTF14hls的独特光变曲线。
惋惜的是,该模型预言超新星在迸发时将丢失绝大多数氢元素,这与iPTF14hls光谱中发现较强的氢谱线相悖,并且模型估计的迸发总能量比实践观测到的要低一个量级。如此看来,该模型也不是iPT14hls这类独特超新星迸发的终究答案。未来更多与iPTF14hls相似的超新星的前期观测数据,加上日益齐备的恒星演化模型,或许会让咱们得知恒星的一种新死法。(作者系国家地理台副研讨员)