超新星要怎麼爆炸受到該星化學成分影響


超過八成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)前田啓一副教授及硏究生方其亮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。

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。

【圖:前田啓一;文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在2019年3月5日出版的《自然天文學》期刊

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