爆炸中的白矮星，是死亡，還是幸存？

在超新星爆發(fā)中幸存的白矮星

天體死亡的謠言是被過分夸大的。

圖1 由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在星系NGC 1309中觀測到。圖像顯示了爆發(fā)前的祖先系統(tǒng)，以及爆發(fā)后失敗的超新星的光變。

(圖像來源: NASA / ESA / C .麥卡利和S . Jha (羅格斯大學(xué))) / R. Foley (伊利諾伊大學(xué)) / Z. Levay ( Stsci ) )天文學(xué)家曾發(fā)現(xiàn)一顆白矮星，它奇跡般地在自己的熱核爆炸中幸存下來，這引起了人們的疑問，這些恒星是如何、又為什么會產(chǎn)生超新星？

白矮星是類太陽恒星的演化終點。這樣的恒星膨脹成為紅色巨星后，耗盡了核聚變反應(yīng)所需的燃料，會將其外層噴出，形成行星狀星云，或擴散氣體的外殼。隨著星云的膨脹和消散，留下的恒星惰性核心就是我們所說的白矮星。

白矮星只有地球般的大小，但它有相當(dāng)于恒星的質(zhì)量。因此，它們密度很大，有很強的重力，足以吸引任何近距離軌道的伴星上的物質(zhì)。這種物質(zhì)漂流到白矮星上后，一旦積累到一定程度，它就會在熱核爆炸中爆炸，足以摧毀Ia型超新星。

或者說我們想到了。

2012年，當(dāng)天文學(xué)家們看到一個名為2012Z的超新星在距離地球約1.2億光年的波江座星座中，在面對面螺旋星系NGC 1309中爆發(fā)時，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡立刻記錄下這一刻。多虧哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在超新星爆發(fā)前的幾年里多次對NGC 1309進(jìn)行了成像，天文學(xué)家能夠識別出爆炸發(fā)生前的前身星系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中含有一顆白矮星，它抓取了一顆年老的富氦星，可能是一顆紅巨星。

這些觀測標(biāo)志著科學(xué)家首次對Ia型超新星的前身進(jìn)行了成像。然而，在哈勃數(shù)據(jù)中似乎有些錯誤。圖像不僅證明了前身星在爆炸中存活了下來，而且白矮星在某種程度上也比以前更亮。

位于加利福尼亞州的拉斯昆布雷斯(巴拿馬區(qū))天文臺的天體物理學(xué)家柯蒂斯·麥卡利聲明："沒有人想象過一顆幸存的恒星會比它之前更明亮，這是一個真正的謎團(tuán)"。

天文學(xué)家已經(jīng)確定了他們所懷疑的是失敗的Ia型超新星，是遺留的"僵尸"恒星殘骸——一種被稱為Iax型超新星的現(xiàn)象。其中最著名的超新星是SN 2008ha，它在珀伽索斯星座中距離地球約6900萬光年的銀河系UGC 12682中爆炸。然而，SN 2012Z是天文學(xué)家首次根據(jù)超新星爆發(fā)前后的圖像證實了爆炸后幸存的恒星。

麥卡利和他的同事研究了SN 2012Z，對其做出了一些理論推理。研究人員認(rèn)為，熱核爆炸的威力不足以將白矮星完全炸開，大部分碎片落回星體上，使白矮星膨脹，成為天文學(xué)家所說的"束縛殘骸"。隨著時間的推移，科學(xué)家們推測星體能夠恢復(fù)到原來的靜止?fàn)顟B(tài)。

圖2 一個藝術(shù)家的印象繪：一個白矮星從附近的伴星那里偷東西。

(圖像來源:宇航局哥達(dá)德航天中心概念圖像實驗室)

幸存的白矮星可能比以前更明亮的原因是許多的光源，包括發(fā)光的束縛殘余物本身，受到爆炸沖擊的沖擊加熱的伴星，以及在爆炸過程中逃逸到太空中的物質(zhì)的放射性衰變。

通常情況下，Ia型超新星的光是由物質(zhì)中的鈷- 56和鈷- 57同位素被吹向太空的放射性衰變提供的。(同位素是具有相同數(shù)量質(zhì)子和電子但不同數(shù)量中子的原子。)這些同位素的半衰期分別為77和271天，因此在幾年之后，大部分的鈷衰變完，超新星的光急劇衰減。

然而，SN 2012Z的衰減要慢得多，因此如果放射性衰變是主要的光源，那么它必須是半衰期更長的同位素。麥卡利的團(tuán)隊提出鐵- 55，其半衰期為2.7年。

為什么SN 2012Z變成了一顆失敗的超新星，而不是以典型的Ia型超新星自毀，仍然是一個謎。

“Ia型超新星的影響深遠(yuǎn)?！丙溈ɡf。我們發(fā)現(xiàn)超新星至少可以增長到極限并爆發(fā)。然而，爆炸是微弱的，至少在某些時候是如此。現(xiàn)在我們需要弄清是什么導(dǎo)致了失敗的Iax型超新星，又是什么導(dǎo)致了成功的Ia型超新星。

Ia型超新星的亮度隨時間有一個可標(biāo)準(zhǔn)化的變化——天文學(xué)家稱之為光變曲線——這使得確定它們的距離變得更加容易。因此，它們在宇宙膨脹和暗能量的研究中變得至關(guān)重要。通過更好地理解它們是如何爆炸的，天文學(xué)家將能夠測量宇宙的膨脹和暗能量的強度，甚至比以前更準(zhǔn)確。

BY:Keith Cooper

FY:挽月歸

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