中國天文學家利用立體數值模擬幫助揭開第谷超新星前身星的吸積過程

中國科學院雲南天文台焦承亮副研究員和廈門大學薛力副教授團隊合作，對第谷超新星前身星系統的吸積過程進行了立體數值模擬研究。

Ia型超新星作為標準燭光在宇宙學測距中發揮著重要作用，曾經成功的應用於宇宙學常數的計算，此外他們對於星系化學演化的研究也非常重要。單簡的合併模型是一種重要的Ia型超新星的爆發機制。在這種模型中，超新星的前身星是一顆碳氧白矮星，和一顆主序星或者巨星組成雙星系統。白矮星的質量通過吸積伴星的物質逐漸增大，當它的質量達到錢德拉塞卡極限（Chandrasekhar limit）時就會觸發超新星爆發。第谷超新星是一顆著名的Ia型超新星，通過對它爆發後的遺跡進行觀測研究發現，在雙星系統的吸積階段需要有較強的外流，從而在雙星系統周圍吹出一個孔穴，超新星爆發後拋出的物質需要在這個孔穴中進行演化，才能形成目前觀測到的超新星遺蹟的特殊結構，但是這個外流的產生機制尚不清楚。

焦承亮副研究員和薛力副教授團隊對第谷超新星前身星系統的吸積過程進行了立體數值模擬，並對不同情況下產生的外流結構進行了研究。不含磁場的情況下，吸積流在達到準穩態以後，產生的外流主要集中在赤道面上；假定磁場能和內能滿足能量均分的情況下，準穩態下高緯度的外流和赤道面處的外流強度大體相當；要產生觀測所需要的外流結構，所需要的磁場強度應為以上兩種情況之間。經過多次模擬計算，這個磁場強度約為B=5.44×10^3高斯（Gauss），其中包含了吸積物質中的磁場以及白矮星自身的磁場。在這個強外流的吸積模式下，吸積過程中的物質損失率很大，但是持續時間有限，所以並不會影響最終的超新星爆發，質量損失率約為每年千萬分之一個太陽質量，持續大約十萬年。

【圖、文：節錄自中國科學院雲南天文台2020年12月30日新聞公佈；新聞訊息由林景明提供】