宇宙中最响亮的爆炸

随着一颗明亮、长寿的超新星的发现,科学家们认为他们已经找到了一种恒星死亡的壮观新方式。
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认识一下对偶不稳定性超新星 SN2006GY,这是宇宙中最非凡的爆炸。与较小、普通的超新星表亲不同,后者会炸掉恒星的外层,并将剩余部分压缩成中子核或黑洞,对偶不稳定性超新星是一种更为剧烈的宇宙终结。这类事件只发生在质量至少是太阳 150 倍的恒星中,最终导致恒星完全湮灭。天体物理学家认为,这种类型的爆发帮助将铁等重金属散布到宇宙中,这个过程最终使得行星得以形成。

聚变使恒星保持稳定

在巨大的恒星内部,氢聚变成氦。这些反应释放出的能量以伽马射线的形式,加热周围的恒星物质,将其向外推。这种压力抵消了试图将恒星向内吸入的引力 [1]。因此,恒星保持稳定——暂时而言。

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质量造成异常情况

在大多数恒星中,引力占上风。恒星耗尽了可聚变的原子,无法产生足够的能量向外推。它坍缩成黑洞或中子星,其外壳爆炸。但是 2006GY 超新星如此巨大,并且持续明亮如此之久,说明它在死亡时一定发生了其他事情。

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对偶产生消耗能量

一种解释,即所谓的对偶不稳定性模型,需要一颗极度巨大、炽热的恒星。一旦核心温度达到 18 亿华氏度,核心核聚变产生的伽马射线就会自发地转化为电子对及其反物质伴侣——正电子 [2]。

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热核结局

现在,之前用来抵消引力内吸力的伽马射线已不复存在。引力压缩恒星 [3],将其核心转化为铁和镍等重元素。一旦核心温度达到约 54 亿度,失控的热核反应 [4] 就会将恒星炸毁,不留下任何东西。

我们如何发现它们

巡视天空

加州理工学院天文学家罗伯特·奎姆比(Robert Quimby)发现了有记录以来最亮的两个超新星,包括 2006GY。他每晚都用一台机器人望远镜对大片天空进行扫描。他的搜索项目将前几晚的天空快照进行比较——基本上是在寻找之前不存在的亮点。

不要忽略核心

大多数超新星猎手会忽略搜寻星系核心或大质量黑洞周围区域,因为这些地方经常会出现过多的误报。然而,这正是奎姆比发现其明亮光线的地方;他之所以决定在那里窥探,正是因为没有人这样做。

多方协同

奎姆比向其他天文学家通报了他潜在的发现。一个月内,加州大学伯克利分校的天体物理学家内森·史密斯(Nathan Smith)就领导了一个团队,使用各种天文台收集了额外的光学和光谱数据。他们还使用了钱德拉 X 射线天文台来测量 2006GY 的 X 射线辐射。

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NASA/CXC/M. Weiss
 

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