天文學家看見了有史以來最強大的超新星爆發

巨大恆星的死亡都是非常引人注目的,它們的爆炸在星系中是如此的耀眼,現在,天文學家確定發現了我們見過有史以來最強大的恆星爆發。泛星瞬變事件巡天(Pan-STARRS Survey for Transients)在2016年2月22日,距地球45億光年的星系觀測到了名為SN2016aps的超新星。天文學家現在已經確定SN2016aps的亮度是典型超新星爆發的500倍。 他們表示,這是他們見過有史以來最明亮、最有活力甚至可能是最大的超新星,甚至接近極超新星 (hypernova)類別。

哈佛大學的天文學家Edo Berger表示:「 SN2016aps在許多方面都很壯觀。它不僅比我們見過的任何其他超新星都要亮,而且它的一些特性和特徵與宇宙中其他恆星爆炸相比之下,使它非常少見。」

雖然它在2016年1月達到高峰,但天文學家對SN2016aps的觀察並不是只有在這段時間內,他們在泛星計畫的數據中發現這超新星後,也仔細觀察了該物體隨著時間變暗的過程,這過程仍在發生中。他們還查看了在2016年1月高峰之前獲得的數據,並發現SN2016aps在大爆發前的幾週內一直在變亮,這可追溯到2015年12月。SN2016aps的總動達到5×1052爾格,能與1998年著名的超新星SN1998bw差不多。它前身恆星(progenitor star)的質量是太陽質量的25到40倍,但是SN2016aps的高峰發光度達到4.3×1044爾格,比SN1998bw高峰的發光度1×1043-爾格高出40倍以上。

Berger表示:「這顆超新星的強大能量輸出顯示它有一個令人難以置信的巨大前身恆星。這顆恆星在誕生時至少是我們太陽質量的100倍。」

即使這樣,這顆恆星也不大可能獨自產生如此巨大的爆炸,事實上,正如超新星的光譜觀察所揭示的那樣,這確實有點奇怪。

英國伯明翰大學的天文學家Matt Nicholl表示:「我們確定,在爆發之前的最後幾年中,這顆恆星猛烈地脈動,失去了巨大的氣體。爆炸碎片與這巨大氣體的碰撞導致了超新星令人難以置信的亮度,它實質上是在火上加油。」

雖然死亡恆星脫落質量是正常的,但在如此短的時間內,一顆恆星在爆炸前不久就脫落如此大量的質量並不常見,這需要透過模擬和建模才能知道這種情況的發生方式和原因。

研究員還發現了令人困惑高水準的氫,因為大質量恆星通常會在超新星形成之前就釋放出大部分的氫。 不過,可能的解釋是這一個大恆星曾經是兩個較小恆星合併而成的。

Berger表示:「 SN2016aps保持它的氫,促使我們推論兩個質量較小的恆星合併在一起,因為質量較低的恆星保持氫的時間更長。」

這顆合併的前身恆星質量和氫量可能使SN2016aps成為罕見類型的超新星,只有在富含氫和氦的非常巨大恆星中才能看到這種超新星,這種恆星稱為「脈動對不穩定性超新星(Pulsation Pair-Instability Supernova)」。這是一個看起來非常明亮的超新星事件,但只有一部分恆星質量被炸向太空,留下了質量較低的恆星,最後變成真正的超新星。

它是一個完整的脈動對不穩定性超新星的可能性較低,但仍然是可能的。 這是大質量恆星的核心非常熱時,它會產生電子對,從而降低了使恆星不塌陷的輻射壓力。 這會導致失控的核爆炸,使恆星完全破裂,甚至沒有留下核心殘留物。

我們目前不知道SN2016aps是哪一個。 需要進行詳細模擬才能弄清楚。不過現在,既然已經確定了SN2016aps,天文學家將能夠搜索更多類似的事件。 而且,這也可以幫助天文學家分析這些令人難以置信的爆炸。

Berger表示:「 SN2016aps的確認為類似事件從第一代恆星識別打開了途徑。借助即將推出的大型綜合巡天望遠鏡,我們可以從宇宙歷史的前十億年中發現這樣的爆發,屆時將會有很多的例子。」

參考資了: Nature Astronomy

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