天文学家刚刚确认了一种新型超新星

经过数十年的推测,天文学家们实时观测到了一种新型的爆炸恒星。
An image of the black expanse of space, with stars and a galaxy in the middle. A single small star is circled in white.
超新星 2018zd,在 NGC2146 星系外围,用右上角的白圈标出。这是第一例被证实的电子俘获超新星。Joseph Depasquale, STScI

2018年3月,业余天文学家 Koichi Itagaki 在观测宇宙时,发现了一道不寻常的光芒。他迅速报告了他的发现,促使其他天文学家证实了他的猜测——他发现了一颗超新星,距离地球仅3100万光年。

一个国际天文学家团队在恒星爆炸开始后仅仅三个小时就捕捉到了数据。如今,经过多年的数据收集和分析,该团队已确认,2018年被称为 SN 2018zd 的超新星并非普通的超新星,而是一种此前仅被理论化但从未被观测到的全新类型的爆炸恒星:电子俘获超新星。相关研究发表在《天文学自然》上。

到目前为止,只有两种已知的超新星类型。热核超新星发生在低质量的白矮星(质量小于太阳的八倍)从伴星吸积物质直至爆炸时。而铁核坍缩超新星则是大质量恒星(质量大于太阳的十倍)耗尽核心燃料,导致其中心坍缩形成黑洞或中子星的结果。

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东京大学的天文学家 Ken’ichi Nomoto 在1980年预测了第三种类型——电子俘获超新星,他当时正在理论化质量介于八到十倍太阳质量的恒星如何爆炸。根据研究模型,Nomoto 和其他天文学家预测,电子俘获超新星的最佳候选者是红巨星。根据他们的假设,红巨星会在引爆其相对较小的爆炸之前,抛弃大部分质量。

利用哈勃太空望远镜的图像,天文学家找到了 SN 2018zd 的前身,它原来是一颗年老的红巨星。通过观察恒星在变成超新星之前的状态和之后的状态,帮助团队证实了其独特的特征与 Nomoto 和其他人几十年前的预测相符。

“我们开始时问道:‘这是什么怪胎?’”该研究的领导者、加州大学圣巴巴拉分校和拉斯昆布雷斯天文台的研究生 Daichi Hiramatsu 在一份声明中说。“然后我们检查了 SN 2018zd 的每一个方面,意识到所有这些都可以用电子俘获情景来解释。”

SN 2018zd 还有助于解释蟹状星云,天文学家一直认为它是由1054年的电子俘获超新星产生的。但由于时间太久远,一直无法确定。SN 2018zd 改变了游戏规则——通过将其模式和特征与蟹状星云进行匹配,天文学家认为这有力地支持了蟹状星云是由电子俘获超新星形成的。

Nomoto,这位最早预测和描述这种恒星爆炸类型的人,在一份声明中表示,他“非常高兴电子俘获超新星终于被发现”。他补充说:“我非常感谢在获得这些观测数据方面付出的巨大努力。这是一个理论与观测相结合的绝佳案例。”

 

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Hannah Seo

特约撰稿人,科学

Hannah Seo 是 Popular Science 的科学撰稿人。她于 2020 年以实习生身份加入,此后一直为 Popular Science 的网站和季度杂志定期投稿。Hannah 的报道涵盖了从 COVID-19 到罕见的考古发现等各种主题,她总是乐于讨论奇特的海洋生物或神经心理学的奥秘。


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