在超新星爆发中幸存的白矮星

天体死亡的谣言是被过分夸大的。

图1 由哈勃空间望远镜在星系NGC 1309中观测到。图像显示了爆发前的祖先系统，以及爆发后失败的超新星的光变。

(图像来源: NASA / ESA / C .麦卡利和S . Jha (罗格斯大学)) / R. Foley (伊利诺伊大学) / Z. Levay ( Stsci ) )天文学家曾发现一颗白矮星，它奇迹般地在自己的热核爆炸中幸存下来，这引起了人们的疑问，这些恒星是如何、又为什么会产生超新星？

白矮星是类太阳恒星的演化终点。这样的恒星膨胀成为红色巨星后，耗尽了核聚变反应所需的燃料，会将其外层喷出，形成行星状星云，或扩散气体的外壳。随着星云的膨胀和消散，留下的恒星惰性核心就是我们所说的白矮星。

白矮星只有地球般的大小，但它有相当于恒星的质量。因此，它们密度很大，有很强的重力，足以吸引任何近距离轨道的伴星上的物质。这种物质漂流到白矮星上后，一旦积累到一定程度，它就会在热核爆炸中爆炸，足以摧毁Ia型超新星。

或者说我们想到了。

2012年，当天文学家们看到一个名为2012Z的超新星在距离地球约1.2亿光年的波江座星座中，在面对面螺旋星系NGC 1309中爆发时，哈勃空间望远镜立刻记录下这一刻。多亏哈勃空间望远镜在超新星爆发前的几年里多次对NGC 1309进行了成像，天文学家能够识别出爆炸发生前的前身星系统，发现系统中含有一颗白矮星，它抓取了一颗年老的富氦星，可能是一颗红巨星。

这些观测标志着科学家首次对Ia型超新星的前身进行了成像。然而，在哈勃数据中似乎有些错误。图像不仅证明了前身星在爆炸中存活了下来，而且白矮星在某种程度上也比以前更亮。

位于加利福尼亚州的拉斯昆布雷斯(巴拿马区)天文台的天体物理学家柯蒂斯·麦卡利声明："没有人想象过一颗幸存的恒星会比它之前更明亮，这是一个真正的谜团"。

天文学家已经确定了他们所怀疑的是失败的Ia型超新星，是遗留的"僵尸"恒星残骸——一种被称为Iax型超新星的现象。其中最著名的超新星是SN 2008ha，它在珀伽索斯星座中距离地球约6900万光年的银河系UGC 12682中爆炸。然而，SN 2012Z是天文学家首次根据超新星爆发前后的图像证实了爆炸后幸存的恒星。

麦卡利和他的同事研究了SN 2012Z，对其做出了一些理论推理。研究人员认为，热核爆炸的威力不足以将白矮星完全炸开，大部分碎片落回星体上，使白矮星膨胀，成为天文学家所说的"束缚残骸"。随着时间的推移，科学家们推测星体能够恢复到原来的静止状态。

图2 一个艺术家的印象绘：一个白矮星从附近的伴星那里偷东西。

(图像来源:宇航局哥达德航天中心概念图像实验室)

幸存的白矮星可能比以前更明亮的原因是许多的光源，包括发光的束缚残余物本身，受到爆炸冲击的冲击加热的伴星，以及在爆炸过程中逃逸到太空中的物质的放射性衰变。

通常情况下，Ia型超新星的光是由物质中的钴- 56和钴- 57同位素被吹向太空的放射性衰变提供的。(同位素是具有相同数量质子和电子但不同数量中子的原子。)这些同位素的半衰期分别为77和271天，因此在几年之后，大部分的钴衰变完，超新星的光急剧衰减。

然而，SN 2012Z的衰减要慢得多，因此如果放射性衰变是主要的光源，那么它必须是半衰期更长的同位素。麦卡利的团队提出铁- 55，其半衰期为2.7年。

为什么SN 2012Z变成了一颗失败的超新星，而不是以典型的Ia型超新星自毁，仍然是一个谜。

“Ia型超新星的影响深远。”麦卡利说。我们发现超新星至少可以增长到极限并爆发。然而，爆炸是微弱的，至少在某些时候是如此。现在我们需要弄清是什么导致了失败的Iax型超新星，又是什么导致了成功的Ia型超新星。

Ia型超新星的亮度随时间有一个可标准化的变化——天文学家称之为光变曲线——这使得确定它们的距离变得更加容易。因此，它们在宇宙膨胀和暗能量的研究中变得至关重要。通过更好地理解它们是如何爆炸的，天文学家将能够测量宇宙的膨胀和暗能量的强度，甚至比以前更准确。

BY:Keith Cooper

FY:挽月归

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来源: 天文在线