在1.8亿光年外发现了二维化的超新星,科学家对此感到困惑

蓝天科学说 2023-06-05 17:16:28

在1.8亿光年外发现了二维化的超新星,科学家对此感到困惑

从我们人类的角度来看,宇宙中的大多数恒星几乎没有亮度变化,但有一小部分恒星会出现明显的变化,也被称为变星、脉冲星和爆发星,其中爆发星的亮度变化最为明显。有各种类型的爆发星(矮新星、类星体、新星、炽热星、超新星等),其中超新星表现出最大的亮度变化,当一颗超新星爆炸时,其亮度在短时间内急剧增加,其亮度峰值可与它所在的整个星系相媲美,甚至达到数亿光年之久。这就是为什么超新星已经成为科学家的一个关键观测目标。

超新星在1.8亿光年外显得二维。根据发表在《皇家天文学会月刊》上的一项新研究,科学家发现了一个难以理解的超新星爆炸。这颗超新星最初于2018年6月16日被发现,随后被命名为AT2018cow,它位于1.8亿光年外的武仙座,之所以难以理解,是因为它爆炸时的形状不是一个球体,而是一个非常平坦的圆盘。简而言之,超新星是一种强大的爆炸,当一颗大质量的恒星在其核心中耗尽燃料时,以及当像白矮星这样的密集物体吸收了足够的质量而导致不受控制的热核爆炸时,就会发生。

理论上,当一颗超新星爆炸时,它产生的物质波向四面八方扩散,形成一个快速膨胀的气体和尘埃外壳,其形状应该像一个球体。然而,在这项研究中,研究人员利用利物浦望远镜测量了'AT2018cow'的偏振光,并重建了它在爆炸时的三维模型,这表明'AT2018cow'在爆炸几天后呈现出极为圆盘的形状。该模型显示,'AT2018cow'在爆炸后几天呈现出极其扁平的圆盘形状,似乎已经被二维化,这与理论上的超新星完全不同。那么,为什么会出现这些二维超新星?科学家们还不知道原因。

根据目前的研究,我们只能在很大程度上确认超新星爆炸起源于一颗白矮星,因为在它的光谱中几乎不存在氢和氦的谱线。简单提醒一下,氢和氦是宇宙中第一和第二丰富的元素,所以恒星总是含有大量的氢和氦,对于大质量恒星来说,其内部的核聚变会产生一个强大的辐射层,这个辐射层是向外的,可以阻止外层的物质进入内核的反应区。因此,即使在生命的最后阶段,大质量恒星的外层仍然有大量的氢和氦,当它们变成超新星时,它们的光谱中会有氢和氦的谱线。

另一方面,中等质量的恒星内部也有一个辐射层,所以它们在生命结束时外层也有大量的氢和氦。然而,与大质量恒星不同,中等质量的恒星不会变成超新星;它们会膨胀,直到变成红巨星,之后外层的氢和氦会逐渐消散,留下一个由碳和氧等重元素组成的核心,并依靠剩余的热量来发光;这实际上是一个白矮星。白矮星的密度非常大,如果太阳被压缩到白矮星的密度,它的直径将与地球差不多。白矮星中的物质只被电子凝结压力抵御自身的重力,如果白矮星能以某种方式增加更多的质量(例如从它的伴星中),那么当它的质量超过钱德拉塞卡极限(大约是太阳质量的1.44倍当它的质量超过钱德拉塞卡极限(大约是太阳质量的1.44倍),电子速记压力无法抵御自身的重力。

在这种情况下,白矮星将在重力作用下坍塌,导致不受控制的热核爆炸,或超新星爆炸,而在超新星光谱中没有氢或氦的光谱线。这一事实表明,AT2018cow是一颗白矮星。此外,研究人员发现,AT2018cow的亮度在爆炸两天后达到顶峰,并在16天后迅速消失,这是不寻常的,因为爆炸比典型的超新星要快得多,持续时间也短。这就是关于这颗二维超新星的所有信息,研究人员说,它挑战了我们对宇宙中恒星如何爆炸的认识,我们希望未来的研究能揭开这些谜团。

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