中國天文學家發現圍繞第谷超新星遺蹟的巨大空腔

第谷超新星遺跡CO氣體速度積分圖
Type Ia型超新星被用做宇宙的標準燭光。基於Ia型超新星的觀測,天文學家揭示了宇宙的加速膨脹。然而,Ia型超新星的前身星一直沒有獲得觀測上的證認。目前國際上有兩類主流的前身星理論模型:(1)單簡併模型-白矮星吸積周圍伴星(主序星或紅巨星)的物質,達到錢德拉塞卡(Chandrasekhar)質量上限後發生熱核反應(即超新星爆炸);(2)雙簡併模型-處於雙星系統中的兩顆白矮星並合而後發生熱核反應。這兩大類前身星模型一直處於激烈的爭論之中,由此帶來的“前身星難題”是超新星研究領域的一個重要科學問題。

理論研究預測,單簡併模型中的白矮星在吸積物質的同時會驅動星風,而持久的星風會在白矮星周圍的星際介質中吹出一個半徑十至三十秒差距(parsec)巨大的空腔;但在雙簡併模型中,沒有此類星風及空腔。因此,觀測Ia型超新星遺跡並在其周圍搜尋巨型空腔將是十分有效的判別其前身星的方法。以此為目標,紫金山天文台科研人員利用青海德令哈13.7米毫米波望遠鏡,在一項名為「銀河畫卷」的銀道面CO分子氣體巡天研究計劃中,對Ia型超新星遺蹟的典型對象第谷超新星遺跡展開了觀測。

第谷超新星(Tycho supernova)爆發於公元1572年,是銀河系內一顆標準的Ia型超新星,也是「銀河畫卷」搜尋的第一個Ia型超新星遺跡目標源。通過大視場、高靈敏度的觀測,紫金山天文台科研人員發現,在第谷超新星遺跡周圍存在一個巨大的氣體空腔,測量到的半徑值介於十三至二十七秒差距之間。觀測還表明,該遺跡周圍的星際氣體明顯受到激波的擾動,且整個氣體空腔目前處於膨脹之中。基於觀測推算的星風強度和年齡也與吸積模型十分吻合。以上發現為Ia型超新星單簡併模型的理論提供了強有力的觀測證據。目前紫金山天文台科研人員正瞄準銀道面其它Ia型超新星遺跡,不斷開展後續的觀測,以期取得更加系統的成果。

【圖、文:節錄自中國科學院紫金山天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《天文學與天體物理》期刊

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