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揭秘超新星爆发神秘起源 疑似反物质介入所引起

http://www.kexue.com 2012-08-25 13:37:14 腾讯科学  发表评论

揭秘超新星爆发神秘起源 疑反物质介入
仙后座第谷超新星爆发留下的残骸物质和气体团

  超新星爆发是宇宙最强大的爆炸事件之一,其中仍然有许多未解之谜被掩盖在爆炸的尘埃中,但现在科学家们发现了爆炸起源的奥秘,其中涉及到强烈的伽马射线暴,这是宇宙中最强的能量释放之一,瞬间产生的辉光可超过一颗超新星爆发亮度的一百万倍。宇宙中的一些恒星在其演化未了阶段发生的强烈爆炸被认为是超新星爆发,也可以认为最强大的恒星能量释放事件,瞬间达到的亮等可使我们轻而易举地从天空中无数恒星世界中区别出来。

  目前科学家们了解到两种诱发超新星爆发的机制,一种类型的超新星被称为Ia型超新星,这是一种已经吸积了伴星大量物质的白矮星,但质量处于强德拉塞卡极限之下,当温度超过核聚变温度阈值时,就会在瞬间释放出能量。另一类为II型超新星,这是一种内部核坍缩而引爆的坍缩型超新星。图中显示了由美国国家航空航天局费米伽马射线探测卫星对第谷超新星残骸的能量释放研究。

  在过去的12年内,科学家们发现一种新的超新星类型,其被称为高光度超新星(super-luminous supernovae),这种超新星释放的辉光比此前发现的超新星更亮,范围可从两倍至一百倍不等。很明显此种高光度超新星有别于其他已发现的超新星。高光度超新星爆发事件似乎源于内核出现坍缩,很明显这个过程会涉及到镍放射性同位素在这些濒临死亡恒星上的行为机制,其质量相当于数倍的太阳质量。随着放射性物质的衰变,可以释放出大量的伽马射线并且产生反物质,而反物质正是介入了超新星演化进程中。

  根据以色列魏茨曼科学研究所天体物理学家、本项研究的作者阿维沙·盖尔—亚姆(Avishay Gal-Yam)介绍:“前科学家们已经对镍放射性同位素形成方式进行着激烈的辩论,一种观点认为该同位素形成于恒星核心区域,另一种理论则认为其存在于在即将崩溃的大质量恒星核反应中涉及氧元素的反应进程。”最有可能被天文学家观测到的高光度超新星中应该是富含氢的类型,这些超新星通常周围存在厚厚的氢物质层,导致所释放的辉光出现被掩盖的情况,因此科学家们很难推测是什么原因导致了高光度超新星的爆发。

  根据当前的观测研究,研究人员认为高光度超新星从别的天体获得了部分能量从而增加了其亮度,比如高速旋转的且磁场强大的中子星。从II型超新星的演化模型我们可以得出高光度II型超新星的爆发特征,但是这种超新星又与II型超新星存在较大的区别。高光度II型超新星的特征与我们所知的任何一种超新星模型都不吻合,而含氢量较低的高光度I型超新星是目前超新星观测中发出辉光最强的超新星爆发。虽然这些超新星没有被大质量含氢物质所包围,但它们的起源仍然不可确定。

  科学家阿维沙·盖尔—亚姆认为高光度超新星的确有其神秘之处,其中一种可能性是缺乏氢的恒星膨胀到非常巨大的直径,是我们太阳体积的十多倍,当它们发生超新星爆发时,就会释放出更明亮的辉光,但也需要很长一段时间。而另一些天文学家寻找宇宙中的一种被称为沃尔夫–拉叶星(Wolf-Rayet star)的天体,作为一种大质量的天体,其质量将是太阳质量的数倍。由于沃尔夫–拉叶星的旋转速度较快,因此这些恒星将失去其恒星物质。

  其神秘之处是因为我们知道这些天体的存在,而且可以在星系中观测到它们,但目前尚不清楚其是否具备了超级超新星爆发的环境。通常情况下高光度超新星爆发有助于科学家们寻找在早期宇宙中重元素如何被形成,而且超新星爆发产生的明亮辉光还可以用于当做宇宙的灯塔。阿维沙·盖尔—亚姆在8月24日出版在《科学》杂志论文中提到了高光度超新星事件的研究,而第二份论文涉及到由雨燕轨道探测器和费米伽马射线探测卫星提供的数据支持,也可对黑洞形成理论有个初步的认识。

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