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超新星爆炸前后:图左是超新星 SN 2011fe 在风车星系中爆炸之前的状况,图右是爆炸之后的状况, SN 2011fe 位于图中右下角,可明显看出爆炸之前变得异常明亮。这是 25 年以来观测到最明亮、最近的超新星爆炸

爆炸真相: 2005 年哈勃望远镜拍摄到的 II 类型超新星,该超新星距离地球 16 万光年

奇特的光线:在距离地球 2100 万光年的太空区域 SN 2011fe 异常明亮

  据英国每日邮报报道,尽管有时超新星爆炸距离地球数十万光年,但它们仍非常明亮,足以让人们用肉眼观看到。近期,美国加州劳伦斯 - 伯利克国家实验室的天文学家观测到一颗迄今最明亮的 Ia 型超新星,捕捉到它爆炸后 11 个小时的状况。

  这颗明亮超新星叫做 SN 2011fe ,位于距离地球 2100 万光年的风车星系,之前科学家们曾研究过数千颗 Ia 类型超新星释放的光线,但直至目前仍无法解释其中的一些物理性质,例如:超新星如何发生爆炸,在爆炸之前该恒星系统的真实情况等。

  超新星爆炸发生于当一颗恒星死亡或者当一颗白矮星从邻近恒星吸食宇宙物质,最终它们将抵达临界点,并以不同寻常的强度和亮度爆炸,爆炸时产生的亮度相当于太阳的 100 亿倍。

  Ia 类型超新星是最明亮的超新星形态,来自劳伦斯 - 伯利克国家实验室的彼德 - 纽金特说:“我们捕捉到爆炸仅 11 小时的超新星,我们仅在 20 分钟之内便计算出爆炸的精确时刻。超大质量白矮星增长存在一个特殊的临界点,当它达到大约地球质量的 1.4 倍时,将在引力坍缩作用下不再维持自身质量。”

  纽金特说:“当白矮星接近这个临界点时,它将在一场巨大的热核爆炸中引爆,这将转变碳和氧形成镍等较重元素。冲击波将撕裂一个明亮的膨胀光球,然后喷射物质,多数亮度来自于当放射性镍衰变至钴时产生的热量。同时,喷射物质中的光线将被冲击波加热,如果光线朝向白矮星的伴星方向,将被再次加热进一步增强了光线亮度。”

  目前由于研究小组能够研究分析超新星最初爆炸的状况,他们能够收集 Ia 类型超新星爆炸之前和之后的第一直接证据。美国加州大学伯克利分校物理和天文学副教授丹尼尔 - 卡森说:“冲击波仅需几秒钟便将白矮星撕裂,但是白矮星残骸将在爆炸中加热继续发光数个小时。超新星爆炸过程中星体将体积膨胀,余晖亮度增强,因为我们能够较早地捕捉到这个超新星爆炸,能够直接确定超新星爆炸前的体积。”同时,卡森还是劳伦斯 - 伯利克国家实验室原子核科学系教师科学家。

  纽金特说:“毫无疑问,此前它仅是一颗白矮星,超新星爆炸释放光度的光谱显示其中包含着碳和氧,因此我们能够掌握 Ia 类型超新星的确是以一颗碳 - 氧白矮星起源的第一直接证据。”

  英国牛津大学的马克 - 苏利文说:“理解这种超级爆炸的形成和宇宙物质的混合是非常重要的,这是因为超新星爆炸释放的元素可构成地球,甚至是我们人类的身体,例如:超新星爆炸是宇宙中铁元素的主要来源,我们地球的形成是基于多颗超新星爆炸的结果。”

  目前,这项最新研究结果发表在 12 月 15 日出版的《自然》杂志上。

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