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天文新知

較重的恆星可能不會像超新星那樣爆炸,只是悄悄地內爆成黑洞

見圖說圖說  這是由哈伯拍攝的Arp 299星系碰撞的圖片。

一般認為,所有質量超過太陽10倍的恆星最終都會變成超新星,但一項新的研究表明情況並非如此。

在大型垂死恆星的模型中,核心塌陷形成超新星發生在9到10倍太陽質量以上的恆星,最高可達40到50倍太陽質量。超過這個質量上限的恆星,可能會直接塌陷成一個黑洞,而不會變成超新星。在太陽質量150倍以上的超大質量恆星,可能會以極超新星(Hypernova)的形式爆炸。這些「巨獸」並不是因為核心塌縮而爆炸,而是一種被稱為不穩定對(pair instability)的效應,即核心中產生的碰撞光子會產生電子和正電子對。

這項新研究表明,核心塌縮成超新星的質量上限可能比我們想像的要低得多。該研究小組觀察了一對被稱為Arp 299的碰撞星系的元素豐度,由於星系之間正處於碰撞階段,以致於該區域變成超新星的溫床。因此,Arp 299的元素豐度應該在很大程度上取決於超新星爆炸中釋放的元素。他們測量了鐵與氧的豐度比,以及氖、鎂分別與氧的比值。他們發現,Ne/O和Mg/O比值與太陽相似,而Fe/O比值遠低於太陽之比值。

研究小組觀察到的比率並不符合標準的核心坍塌模型,但他們發現,如果排除任何超過23到27倍太陽質量的超新星,這些數據與超新星模型吻合得很好。亦即,如果恆星在大約27倍太陽質量以上時坍縮成黑洞,那麼模型和觀測結果就一致了。

這項研究結果並不能證明超新星的質量上限比我們想像的要小。也有可能超新星產生的氖和鎂含量比模型預測的要高。不管怎樣,對於大恆星最後的垂死掙扎,我們仍有很多東西需要了解。(編譯/吳典諺)
 
資料來源:universetoday

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