中國天文學家在吸積白矮星領域取得新進展


中國科學院雲南天文台博士研究生崔英朕與孟祥存研究員在吸積白矮星領域獲得新的進展。 他們發現白矮星吸積的物質能有效阻止白矮星表面光學厚星風的發生,這可能改變人們對Ia型超新星前身星單簡併星模型的認識。

上世紀90年代,人們利用Ia型超新星測距發現宇宙正在加速膨脹,意味著宇宙中存在暗能量,這一發現對基礎物理研究提出了巨大的挑戰。儘管Ia型超新星在現代宇宙學乃至基礎物理學等方面是如此重要,人們對於Ia型超新星是怎麼來的目前還不是很清楚(Ia型超新星前身星問題)。如果Ia型超新星前身星問題得不到解決,就可能會阻礙精確宇宙學的發展。吸積白矮星被認為是Ia型超新星最可能的前身星候選體之一,這種雙星系統是由一顆白矮星和一顆正常恒星組成的。但是,吸積白矮星如何演化成Ia型超新星,目前仍存在諸多爭議。

前人的研究發現如果雙星間的物質轉移速率過高,白矮星很快就會和伴星並合成一顆單星,從而不會發生Ia型超新星爆炸。為了克服這個困難,人們提出了光學厚星風模型,即通過白矮星表面產生的光學厚星風來調節雙星間的物質轉移速率,以避免白矮星與伴星之間的並合。因此,光學厚星風模型被認為是白矮星能夠通過吸積物質發生Ia型超新星爆炸的物理基礎。

近年來,人們發現很多觀測現象與光學厚星風模型的預言之間存在矛盾,這意味著Ia型超新星的前身星中可能並沒有發生過光學厚星風。為此,研究人員重新考慮了光學厚星風發生的條件,提出白矮星吸積的物質與星風之間的相互作用可以阻止光學厚星風的發生。 研究發現,光學厚星風能否發生強烈的依賴於雙星間物質轉移速率的大小。在物質轉移速率足夠高的情況下,白矮星吸積的物質能夠有效的阻止光學厚星風的產生(上圖)。這個結果為解決光學厚星風模型與觀測上的矛盾提供了一種理論解釋,同時也對Ia型超新星前身星的相關研究提出了新的問題。

【圖、文:節錄自中國科學院雲南天文台網頁;新聞資訊由林景明提供】研究全文刊登在2022年7月22日出版的英國《皇家天文學會月報》;標題是:The viability of the optically thick wind model in accreting WDs at high accretion rates

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