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超新星的光譜分類(lèi)

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整理|趙經(jīng)遠(yuǎn)

編輯|趙經(jīng)遠(yuǎn)

本文中的大部分類(lèi)型主要根據(jù)公眾科學(xué)項(xiàng)目Zwicky Chemical Factory(https://www.zooniverse.org/projects/adamamiller/zwicky-chemical-factory )的FIELD GUIDE整理而來(lái),此外,SN Ib-Ca-rich根據(jù)Avishay Gal-Yam教授的文獻(xiàn)(https://arxiv.org/abs/1611.09353 )進(jìn)行概括,SN Icn根據(jù)Avishay Gal-Yam教授等人發(fā)布的AstroNote 2021-76(https://www.wis-tns.org/astronotes/astronote/2021-76 )進(jìn)行概括。


元素

圖中涉及的元素如下列出:

calcium——Ca,鈣

carbon——C,碳

helium——He,氦

hydrogen——H,氫

magnesium——Mg,鎂

neon——Ne,氖

oxygen——O,氧

silicon——Si,硅

sulfur——S,硫

titanium——Ti,鈦


Ia型超新星

SN Ia-normal

SN Ia-normal是Ia型超新星中最常見(jiàn)的亞型。它們通常表現(xiàn)出強(qiáng)烈的硅吸收特征。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN Ia-1991T-like

SN Ia-1991T-like比SN Ia-normal更亮,因?yàn)樗鼈儠?huì)產(chǎn)生更多的放射性物質(zhì)。通常,它們光譜中硅和鈣吸收線比SN Ia-normal更弱。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN Ia-1991bg-like

SN Ia-1991bg-like比SN Ia-normal更暗,亮度下降很快,因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的放射性物質(zhì)更少。它們的光譜通常在4200埃附近存在寬闊的“鈦槽(titanium trough)”吸收特征。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN Ia-2002cx-like

SN Ia-2002cx-like又稱(chēng)SN Iax,是能量最低的Ia型超新星。它們通常具有較暗的峰值亮度,光譜表現(xiàn)出較低的膨脹速度(例如,在光譜中,SN Ia-2002cx-like硅吸收特征的最小值接近6200埃,而SN Ia-normal的這一特征接近6100 埃)。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN Ia-CSM

SN Ia-CSM是表現(xiàn)出氫發(fā)射線的Ia型超新星。它們是白矮星在一個(gè)或多個(gè)氫殼內(nèi)爆炸的結(jié)果,其名稱(chēng)中的CSM是Circumstellar Material(星周物質(zhì))的縮寫(xiě)。當(dāng)超新星拋射物與來(lái)自伴星的氫碰撞時(shí),光譜看起來(lái)看起來(lái)像是在SN Ia-normal的基礎(chǔ)上疊加了氫發(fā)射線。這一類(lèi)型很少見(jiàn)。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN Ia-2003fg-like

SN Ia-2003fg-like比SN Ia-normal更亮。其起源仍然很神秘,最初認(rèn)為它們的前身星質(zhì)量在爆炸之前超過(guò)了錢(qián)德拉塞卡極限[因此也被稱(chēng)為SN Ia-SC,即超越錢(qián)德拉塞卡極限(Super-Chandrasekhar)的Ia型超新星],但最近的觀測(cè)表明可能有其他成因。SN Ia-2003fg-like的光譜表現(xiàn)出較低的膨脹速度,在峰值亮度的光譜中存在碳吸收線,而在SN Ia-normal中看不到這些特征。這一類(lèi)型非常罕見(jiàn)。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


Ib型超新星

SN Ib-normal

SN Ib-normal的光譜表現(xiàn)出氦發(fā)射線和吸收線,完全缺乏氫。氦線的強(qiáng)度取決于前身星的性質(zhì)和觀測(cè)的階段。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN Ibn

SN Ibn顯示出狹窄的氦發(fā)射線(因此其名稱(chēng)中有“n”,代表narrow),不同階段氦發(fā)射線的強(qiáng)度不同。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN Ib-Ca-rich

SN Ib-Ca-rich的光譜中富含鈣。與SN Ib-normal相比,它們更為暗弱,變暗更快。


Ic型超新星

SN Ic-normal

SN Ic-normal的光譜中既沒(méi)有氫也沒(méi)有氦,而是表現(xiàn)出鈣和其他重元素(例如,氧、鐵)的特征。SN Ic-normal可能會(huì)像Ia型超新星一樣出現(xiàn)硅吸收線,但它們的這種吸收往往很微弱。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN Ic-BL

SN Ic-BL是具有寬闊吸收線的Ic型超新星,其名稱(chēng)中的BL意為寬闊的譜線(Broad Line),它們中的一部分與伽馬射線暴成協(xié)。在一些SN Ic-BL中,由于吸收線非常寬闊,以至于無(wú)法區(qū)分出單一的元素。SN Ic-BL的光譜中最易識(shí)別的元素是鈣、氧和鐵。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN Ic-SLSN

SN Ic-SLSN是Ic型超新星中特別明亮的類(lèi)型,名稱(chēng)中的SL代表Super Luminous(超亮)。它們?cè)诒ǖ脑缙陔A段,往往表現(xiàn)出獨(dú)特的氧吸收特征。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN Icn

SN Icn的光譜呈現(xiàn)強(qiáng)且窄(因此其名稱(chēng)中有“n”)的碳和/或氧發(fā)射線,缺乏明顯的氫和氦線。

圖像來(lái)源:Weizmann Institute of Science


II型超新星

SN II-normal

SN II-normal是II型超新星中最常見(jiàn)的亞型。它們通常表現(xiàn)出寬闊的氫發(fā)射線(和吸收線),沒(méi)有氦線或狹窄的發(fā)射線。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN IIb

SN IIb的光譜顯示出氫和氦的吸收線。不同階段氫和氦吸收強(qiáng)度的比例不同,并且在不同超新星之間也有差異。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


SN IIn

SN IIn表現(xiàn)出狹窄的氫發(fā)射線(因此其名稱(chēng)中有“n”)。它們有時(shí)也顯示出其他元素的狹窄發(fā)射線。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


不是超新星的天體

除了超新星之外,還有許多其他類(lèi)型的天體可以在幾天內(nèi)迅速增亮。這些天體的光譜特征多種多樣,下面只列舉幾個(gè)例子。區(qū)別它們和超新星的主要方法是,超新星通常會(huì)呈現(xiàn)出非常寬闊的吸收特征。

AGN(活動(dòng)星系核)

AGN是星系核心超大質(zhì)量黑洞快速消耗物質(zhì)形成的。它們通常表現(xiàn)出強(qiáng)烈的發(fā)射線,包括氫、氧和其他元素。有時(shí)可能會(huì)將它們與SN IIn混淆。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


CV(激變變星)

CV是白矮星雙星系統(tǒng)的爆發(fā)。在爆發(fā)階段,它們的光譜通常缺乏明顯的吸收或發(fā)射特征(有時(shí)可以看到微弱的氫線),并且呈現(xiàn)為藍(lán)色。易將它們與早期階段的SN II混淆,后者有時(shí)在爆炸幾天后才會(huì)顯示出寬闊的氫特征譜線。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


Galaxy(星系)

有時(shí),一顆超新星變暗非常迅速,以至于我們只能在光譜中檢測(cè)到來(lái)自宿主星系的特征。每個(gè)星系的光譜都是獨(dú)一無(wú)二的,下圖中的例子主要顯示了吸收線,但也有一些發(fā)射線(例如氫)。

圖像來(lái)源:Zwicky Chemical Factory


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