返朴▲是搜寻已久的神秘类型超新星吗?,史上最高能超新星被发现( 二 )


当然 , 星系其他地方的中等质量黑洞也可能瓦解恒星、产生潮汐瓦解事件 , 但这样的黑洞导致的潮汐瓦解事件只持续几天就会迅速暗下去 , 这与SN2016aps缓慢变暗、持续上千天都可以观测的特征强烈矛盾 , 因此可以排除“这个源是位于星系其他地方的中等质量黑洞瓦解恒星时产生的现象”的可能性 。
为了确定SN2016aps是否位于某个星系的核心附近 , Nicholl在这颗超新星最亮之后1017天调用哈勃空间望远镜(以下简称“哈勃”)观测了这颗超新星所在的星系——此时 , 超新星已经暗到不会显著影响它所在星系的亮度 。
【返朴▲是搜寻已久的神秘类型超新星吗?,史上最高能超新星被发现】哈勃的观测分别使用了高级巡天照相机(ACS)与第3代宽场照相机(WFC3)的两个滤光片 。 观测表明 , 这两个滤光片测出的这个超新星所在星系的星等分别为23.7等与24.9等 。
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地面望远镜在超新星峰值之后362天拍摄的超新星所在星系的图像(左)与哈勃空间望远镜的两个滤光片在超新星峰值之后1017天得到的星系的图像(中、右) 。 对比三种图 , 哈勃的高分辨率优势展现地很充分:根据地面望远镜的成像 , 无法判断出这颗超新星在星系中的精确位置 , 但哈勃可以 。 |来源:Nicholletal.2020,NatureAstronomy
哈勃的这个结果表明:这个超新星确实在一个星系内 , 这个星系的亮度只有太阳亮度的4亿倍 , 是SN2016aps最亮时亮度的1/100以下 。 这意味着它是一颗矮星系 , 中间一般不会有超大质量黑洞 。
但确实有极少数矮星系中心有较大质量黑洞 , 这种情况如何排除?哈勃对SN2016aps位置的观测给潮汐瓦解事件的可能性最后一击:它远离星系的中心 。 这个结果意味着它不可能是潮汐瓦解事件 , 而是一颗超亮超新星 。
哈勃的观测还表明 , SN2016aps所在区域的紫外线辐射非常强 , 这些紫外线是这个区域内的大量年轻恒星发射出来的 。 这就意味着:SN2016aps处于这个星系的“恒星形成区域” , 它在爆炸前是大质量恒星 。 它是天文学家寻找已久的神秘类型的超新星吗?
为了解释这个超新星的亮度演化以及为何会发出如此巨大的能量 , 论文的作者提出了两个可能的解释:“对不稳定超新星”与“脉冲对不稳定超新星” 。 即使是一些熟悉超新星的读者 , 对于这两个概念也会感觉很陌生 。 但它们又确实都是理论假定的超新星的种类之一 。
至今为止 , 天文学家提出的超新星爆发的模型主要有以下几种:
01核心塌缩型超新星
大质量恒星演化到末期 , 核心不再产生辐射 , 星体在自身引力的作用下收缩 , 将核心压缩为一个中子星 , 外层物质被核心反弹 , 向外爆发 。
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核塌缩型超新星SN1993J爆发后的艺术想象图 。 |来源:NASA,ESA,andG.Bacon(STScI)NASA,ESA,andG.Bacon(STScI)
02白矮星热核爆炸超新星
白矮星从伴星那里获取过多物质或者与另外一颗白矮星并合 , 发生爆炸 。 所有Ia型超新星都是这么来的 。
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阿贡国家实验室模拟的单白矮星爆发为Ia型超新星的过程 , 四张图分别对应爆炸启动之后0秒、0.85秒、1.1秒与1.2秒 。 |来源:ArgonneNationalLaboratory/U.S.DepartmentofEnergy
03对不稳定超新星
质量超过140个太阳的超大质量恒星演化到末期 , 核心产生的光子能量过高 , 成对转化为电子与反电子 , 一部分又成对地转变为中微子与反中微子 , 恒星迅速收缩升温 , 然后迅速将自身炸毁 。
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对不稳定超新星爆发的艺术想象图 。 |来源:NASA/CXC/M.Weiss