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超新星会在特定质量下爆炸,此外有特殊的例子么?
天文爱好者们应该知道,白矮星大多遵循着一些相当具体的“规则”。比如一旦它们超过一定的质量限制,就会爆炸形成一颗亮度和时间可预测的超新星。
然而加州理工学院的天文学家,却发现了一个让他们难以解释的奇怪案例。一项新研究指出,一颗名叫 G299 的 Ia 型超新星,曾以比当下设想的更低质量时爆炸。
G299 资料图(来自:NASA / CXC / U.Texas,via New Atlas)
白矮星是类似太阳的恒星,在生命末期所经历的一个阶段。在耗尽其燃料供应后,这些恒星会将外层剥落,抛洒到行星状星云中,并留下一个昏暗的核心,这就是白矮星的形成。
然而在某些情况下,这些残余物也会在后续发生爆炸 —— 尽管科学家一直认为它有一个明确的质量限制,吵过后就会使白矮星发生爆炸。
1930 年,印度天体物理学家 Subrahmanyan Chandrasekhar 确定了这个限值为 1.4 倍太阳质量。其一直被普遍认同,直到现在。因为加州理工的一支天文学家团队,已经发现了某些例外。
据悉,团队调查了 Chandrasekhar 的极限,并发现了一个意想不到的模式 —— 一颗古代白矮星,曾以更小的质量爆炸。而随着时间的推移,爆炸开始发生在更大质量的案例中。
在夏威夷 Keck II 望远镜的帮助下,研究团队证实了这一发现。于是他们开始研究古代星系 —— 那些在宇宙“大爆炸”后大约 10 亿年间、显著停止生成新恒星的星系。
结果发现,这些星系中的恒星,似乎比往常设想的镍含量要少得多。奇怪的是,当白矮星爆炸时,本该会形成更多镍和铁之类的重元素,并继续借此孕育未来的恒星。
然而较低浓度的镍元素含量,表明了诞生这些恒星之前的白矮星,其实是在较低的质量下爆炸的 —— 与我们的太阳质量差不多 —— 也正因为如此,Chandrasekhar 的极限才低了那么多。
首席研究员 Evan Kirby 表示 —— 我们发现,在早期宇宙中,白矮星在较低的质量下爆炸,而不是在宇宙的生命后期爆发。然而目前,我们并不清楚是什么因素推动了这一变化。
鉴于了解白矮星的爆炸,也是理解我们所在的宇宙的一个关键,未来还有许多谜题在等待着我们去揭开。
当白矮星和超新星非常一致的时候,总能达到相同的最大亮度,并在黯淡前持续相同的时间 —— 这种***就被称作 Ia 型超新星。它们非常均匀,亮度接近标准烛光,可用于距离的测量。
Kirby 补充道:“我们将 Ia 型超新星的亮度称作‘标准烛光’,如果你瞄一眼远处的蜡烛,它会看起来比近距离的那枚更暗。反之,若你知道了它的亮度,就可反推出大致的距离”。
在计算宇宙膨胀速度等方面,借助 Ia 型超新星是一项相当实用的方法。研究宇宙学的朋友,一直在使用它。现在最重要的,是了解它们的来源,并描述产生产生这些爆炸的白矮星。
接下来,Cal-tech 研究团队***对其它重元素(如锰的浓度)展开研究,以便为这项调查结果提供更可信的理论支撑。有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《天体物理学》杂志上。
原标题为:《Evidence for Sub-Chandrasekhar Type Ia Supernovae from Stellar Abundances in Dwarf Galaxies》
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1. Kansas State University堪萨斯州立大学
2. Louisiana State University路易斯安那州立大学
3. University of Georgia乔治亚大学
4. Ball State University波尔州立大学
5. Purdue University普渡大学
6. Cornell University康奈尔大学
7. Texas A&M University德州农工大学
8. Iowa State University爱荷华州立大学
9. Ohio State University俄亥俄州立大学
10. Pennsylvania State University宾州州立大学
11. Michigan State University密歇根州立大学
12. University of Illinois at Urbana Champaign伊利诺伊大学香槟分校
13. University of Florida佛罗里达大学
14. Mississippi State University密西西比州立大学
15. California Polytechnic State University, SLO加州州立理工大学斯洛伐克
16. University of Kentucky肯塔基大学
17. Virginia Tech弗吉尼亚理工学院
18. California Polytechnic State University, Pomona加州州立理工大学波莫纳
19. Colorado State University科罗拉多州立大学
20. SUNY College of Environ Science and Forestry纽约州立大学环境科学与林业科学学院
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