走向死亡时的余晖 昭示不同的恒星“前世”

2017-11-22 12:48
科学导报 2017年42期
关键词:白矮星光度超新星

突然变亮的超新星看似“新”恒星,但其爆发却是一部分恒星生命的终点。爆炸一旦发生,最终的结果就是恒星的彻底消失或转化为极端致密的天体,比如中子星或者黑洞。这个过程不可逆转。

20世纪40年代,鲁道夫·闵可夫斯基提出利用超新星的一些表象特征,如光谱中的谱线和超新星光度随时间的变化,来对超新星进行分类。最初的判断标准是用光谱中的氢元素电离线来区分Ⅰ型(无氢)和Ⅱ型(有氢)超新星。随着超新星发现数量的增加,又根据硅和氦的电离线把Ⅰ型超新星再分為Ⅰa(有硅)、Ⅰb(有氦)和Ⅰc(无氦)型。Ⅱ型超新星中,也根据光度变化曲线的形状分为ⅡP、ⅡL等子类型。

虽然这个分类被沿用至今,但随着恒星演化理论的快速发展,超新星研究者们更倾向于用超新星爆发的机制来重新定义超新星的类型。20世纪70年代,天體物理学家提出,Ⅰa型超新星爆发来源于双星系统中的致密白矮星爆炸。白矮星通过吸积伴星的物质或者与另外一颗白矮星发生碰撞并合,导致其质量超过稳定的白矮星质量上限。此时电子简并压无法再抗衡引力,引发恒星温度持续上升,最终发生剧烈的爆炸。

Ⅰa型超新星爆发的主要能量来源是镍元素同位素的放射性衰变。超新星爆发后亮度迅速上升,在2~3个星期的时间内达到最亮,此后开始缓慢下降并最终消失不见。除了Ⅰa型超新星,其他类型的超新星都来源于大质量恒星的演化。

1986年,天体物理学家乌斯里和韦弗利发表文章,认为质量大于8倍太阳质量的恒星在其生命的最后阶段,用于提供辐射压、保持恒星稳定的氢元素被燃烧殆尽,引力导致恒星向内部快速塌缩,最终发生爆炸。文章开头提到的SN 2017eaw就属于核塌缩型超新星,并且是其中最常见的ⅡP型。这类超新星的光度在长达2~3个月时间内保持不变。利用哈勃望远镜,天体物理学家们直接证认了,大部分ⅡP型超新星的前身星都是红超巨星。

未来会有更大量的超新星爆发被探测到,上至宇宙模型、下至恒星形成等各个领域将成为它们的用武之地。

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