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天文新知

超新星要怎麼爆,先問它有什麼化學成分

超過8倍太陽質量的恆星將以猛烈而璀璨的超新星爆炸結束它的一生。不過日本京都大學(Kyoto University)方其亮(Qiliang Fang)等天文學家最新研究顯示:超新星要怎麼爆炸,會受到該星化學組成的影響;而這個化學組成的變化,會受到伴星或恆星風的影響。

大質量恆星演化晚期被氫氣剝離或氦氣剝離,會發生不同類型的超新星爆炸。Image: Keiichi Maeda

該團隊從理論和觀測結合而成的研究成果顯示:有許多大質量恆星擁有近距伴星。在大質量恆星演化成紅超巨星(red supergiant)之後,其富含氫氣的外層大氣可能超過它重力能掌握的洛希極限(Roche limit),部分氫氣因而被伴星掠奪去,稱為氫氣剝離(hydrogen stripping)。所以雙星間的交互作用可能部分或完全移除演化晚期星(evolved star)的氫氣層。若氫氣損失量夠多的話,最後發生的超新星爆炸將是Ib或IIb型超新星。

此外,若更大質量恆星不僅損失了最外層的氫氣層,還損失了氫氣層下方的氦氣層(氦氣剝離helium stripping),那麼將爆發成Ic型超新星。但氦氣層流失並非受到伴星影響,大質量恆星本身的恆星風才是關鍵,而恆星風的強弱與恆星原始質量有關。然而只有在一定質量範圍以上的恆星,當其發生超新星爆炸時,恆星風對質量流失的影響才會比較顯著。

到目前為止,天文學家對大質量恆星演化過程還沒完全搞清楚。這個研究團隊表示:伴星交互作用和恆星風兩種同時致使質量流失的混合機制(hybrid mechanism)或許可用以解釋大質量恆星演化過程,或者至少可以填補對大質量演化認知的部分缺失。

編譯:張桂蘭
資料來源:University of Turku

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