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银河系中罕见的超新星类型的第一个证据

时间:2022-12-03

由美国宇航局NASA的钱德拉X射线天文台完成的这项发现,使人们对某些恒星如何破碎和播种具有对地球生命至关重要的元素的种子的理解变得更加深刻

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天文学家可能已经发现了我们银河系中不寻常的恒星爆炸的第一个例子。由美国宇航局(NASA)的钱德拉X射线天文台完成的这项发现,使人们对某些恒星如何破碎和播种具有对地球生命至关重要的元素的种子的理解变得更加深刻。

图注:这张来自钱德拉(蓝色)的X射线数据和来自甚大阵列(红色)的无线电发射的合成图像包含了银河系中罕见的超新星类型的第一个证据。通过分析超过35天的钱德拉观测值,研究人员发现了恒星碎片中铁和镍等元素的异常形态。首要的解释是,这种超新星残骸,即东射手座A(Sgr A East),是由所谓的Iax型超新星产生的。这是一类特殊的Ia类超新星爆炸,用于精确测量跨空间的距离并研究宇宙的膨胀。

这个引人入胜的天体位于银河系中心附近,是一个超新星残骸,称为东射手座A(Sgr A East)。根据钱德拉(Chandra)的数据,天文学家先前将该物体归类为一颗巨大的恒星的遗骸,该恒星以超新星的形式爆炸,这是科学家已分类的多种爆炸恒星之一。

现在,使用更长的钱德拉望远镜观测结果,一组天文学家得出结论,认为该天体是另一种超新星遗留下来的。这是一颗白矮星的爆炸,一个像太阳一样燃料耗尽的恒星的收缩恒星余烬。当白矮星从同伴恒星中提取过多物质或与另一白矮星合并时,白矮星将被摧毁,并伴随着令人惊叹的光芒。

天文学家常利用这些“ Ia型超新星”来进行测量,因为无论它们位于何处,它们中的大多数每次都会发出几乎相同量的光。这使科学家能够使用它们来准确测量整个空间的距离并研究宇宙的膨胀。

钱德拉(Chandra)的数据显示,东射手座A(Sgr A East)并非来自普通的Ia型。取而代之的是,它似乎属于特殊的超新星群,其产生的相对量的元素与传统的Ias型元素不同,并且爆炸力较小。该子集称为“ Iax类型”,是超新星族的潜在重要成员。

“虽然我们在其他星系中发现了Iax型超新星,但直到现在我们还没有发现银河系中超新星的证据。” 中国南京大学的周平说,“这一发现对于解决白矮星无数种爆炸的方式非常重要。”

白矮星的爆炸是铁、镍和铬等元素宇宙中最重要的来源之一。科学家们知道可以制造这些元素的唯一地方是在恒星的核炉内部或爆炸时。

“这一结果向我们展示了白矮星爆炸的类型和原因的多样性,以及它们构成这些基本元素的不同方式,”合著者、加州帕萨迪纳市加州理工学院的梁成智(Shing-Chi Leung)说,“如果我们对这颗超新星遗骸的身份是正确的,那将是离地球最近的已知例子。”

天文学家仍在争论Iax型超新星爆炸的原因,但主要理论是,它们涉及热核反应,其通过恒星的速度比Ia型超新星慢得多。爆炸的这种相对缓慢的移动导致较弱的爆炸,因此,爆炸中产生的元素数量不同,也有可能会留下部分白矮星。

东射手座A(Sgr A East)非常靠近射手座A*,这是我们银河系中心的超大质量黑洞,并且很可能与黑洞周围的物质盘相交。研究小组利用钱德拉观测结果,对超大质量黑洞及其周围区域进行总共约35天的研究,并在X射线数据中发现元素的异常模式。钱德拉的结果与计算机模型一致,预测白矮星经历了缓慢移动的核反应,使其成为Iax型超新星残骸的有力候选者。

“这种超新星残留物是在过去20年间拍摄的许多钱德拉影像中所拍摄的,这些影像是我们银河系的超大质量黑洞。” 南京大学的李志远说,“我们最终可能已经弄清楚了这个对象是什么以及它是如何实现的。”

在其他星系中,科学家观察到Iax超新星的发生速度约为Ia超新星的三分之一。在银河系中,已经确认了3个Ia型超新星遗迹,还有2个年龄小于2,000年的候选天体,对应的年龄是残留物相对较亮,然后逐渐消失。如果东射手座A年龄小于2,000年并且是由Iax型超新星产生的,则本研究表明我们的星系与其他星系中Iax型超新星的相对数量是一致的。

关于“东射手座A(Sgr A East)”是大质量恒星坍塌的残余的建议,以前的研究还指出,还没有排除正常的Ia型超新星。利用深空钱德拉数据进行的最新研究反驳了大质量恒星和正常的Ia型解释。

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