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天文新知

揭密宇宙最亮超新星事件

高光度超新星(superluminous supernova)是宇宙中最亮的爆發事件,自爆發後數個月的時間內所輻射出的能量相當於太陽整個生命周期發出的總輻射量,在它們最亮的期間,甚至可比擬它們宿主星系的總亮度。位在2.38億光年遠的NGC 1260星系中,SN 2006gy曾是迄今已知最亮的高光度超新星爆炸事件,也是這類事件中被研究最多的其中之一;但即便如此,天文學家仍不清楚這樣的超新星是怎樣形成的。瑞典斯德哥爾摩大學(Stockholm University)與日本研究學者透過這顆超新星的光譜中發現它含有大量中性鐵元素,以前從未在其他超新星或其他天體中發現這樣的狀況。他們終於找到可以解釋這個事件的光譜中那些特別的發射譜線(emission line)從何而來,以及這個超新星發生的原因。

 
超新星SN 2006gy。Image: Fox, Ori D. et al. Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 454 (2015) no.4
圖說:SN 2006gy超新星。Image: Fox, Ori D. et al. Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 454 (2015) no.4
 
由於天體中的鐵元素通常是游離化的,即其原子結構中的電子總會損失幾顆而成為帶正電的陽離子。從未有人將SN 2006gy的未知發射譜線與未損失任何電子的中性鐵光譜比對過。Anders Jerkstrand等人首度嘗試進行這樣的比對,最後驚訝地發現那些觀測到的未知發射譜線,居然一一與中性鐵譜線對上了。更讓他們驚訝的是:他們發現要形成這樣的譜線,所需鐵元素數量非常龐大,至少是1/3倍太陽質量這麼多。這個發現直接排除一些有關SN 2006gy的舊有解釋理論,例如:有個Ia型超新星剛好位在SN 2006gy後方這樣的理論就被摒棄了。

根據最新理論,SN 2006gy的前身恆星是由一顆與地球差不多大的白矮星,和一顆富含氫元素的大質量恆星所組成的雙星系統,兩者互繞軌道非常接近,大約僅相當於太陽系的大小。當富氫恆星的內部點燃最後一輪的核融合反應,外層大氣包層開始膨脹,白矮星被富氫恆星的包層包圍吞噬,逐漸旋落至富氫恆星的核心。當抵達核心時,這顆不穩定的白矮星發生爆炸,形成所謂的Ia型超新星(Type Ia supernova)。超新星爆炸時向外拋出的物質撞擊到原本持續向外膨脹的包層,因而造就了SN 2006gy閃瞎人的超高光度。這樣的論點將啟發天文學家重新檢視並建立關於雙星系統演化以及白矮星爆發所需必要條件的理論。(編譯/張桂蘭)
 
資料來源:Stockholm University

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