爱读书 探索 好壮观!两颗恒星先合并成蓝超巨星,然后再变成超新星爆炸!

好壮观!两颗恒星先合并成蓝超巨星,然后再变成超新星爆炸!

日本理化学研究所天体物理学家的模拟表明:银河系附近星系中的一些超新星,可能起源于由两颗恒星合并而成的蓝超巨星爆炸。这种爆炸的不对称性质,可能会提供在哪里寻找在这场恒星灾难中诞生难以捉摸的中子星线索。当一颗大质量恒星核心不能再承受自身引力时,就会发生核心塌陷超新星。核心自行塌陷,引发猛烈的爆炸,炸开恒星的外层,留下一个中子星或黑洞。

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1987年天文学家看到一颗恒星在大麦哲伦星云中爆炸,大麦哲伦星云是我们银河系最接近的邻居之一。从那时起,科学家们一直在深入研究这颗被称为SN1987A的超新星,以了解这颗恒星的性质及其命运。这类超新星的前身通常是一颗红色超巨星,但观测表明SN1987A是由一颗致密的蓝超巨星引起。日本理化学研究所天体物理大爆炸实验室的小野雅美说:

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为什么前身恒星是蓝色超级巨星,这一直是个谜。同时,SN1987A的X射线和伽马射线观测显示,喷出的物质中有放射性镍团。这种镍是在恒星崩塌时在核心形成,现在正以每秒超过4000公里的速度从恒星上疾驰而去。以前对超新星的模拟,一直无法完全解释这种镍是如何如此迅速地逃逸出来的。研究模拟了四颗前体恒星的非对称核心塌缩超新星爆炸,并将它们与SN1987A的观测结果进行了比较。

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最接近的匹配涉及由两颗恒星合并而成的蓝超巨星祖先:一颗红色超巨星和一颗主序星。在合并期间,较大的恒星会从较小伴星中剥离物质,而较小的伴星向内盘旋,直到完全被吸收,形成一个快速旋转的蓝色超级巨星,这是第一次对这颗超新星的镍块进行双星合并情景测试,模拟准确地再现了镍块的高速运动以及两股喷出物。模拟还可能有助于找到超新星期间形成的中子星,尽管搜索了30年,它仍然没有找到。

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在非球面爆炸中,中子星可能被踢向与大部分抛射物相反的方向,小野雅美的研究团队建议天文学家应该在抛射物内部区域北部寻找这颗中子星。研究对SN1987A中的物质混合现象进行了非球面核坍缩超新星三维流体动力学模拟。研究了四种超新星模型和参数化非球面爆炸的影响,这四个超新星前模型包括一个蓝超巨星(BSG)模型。另外两个是基于单星演化的BSG模型和两个红超巨星(RSG)模型。

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在所研究的爆炸(模拟)模型中,从观测到的[FeⅡ]谱线剖面推断,具有双星合并前驱模型和非对称双极爆炸的模型,再现了对高速56Ni质量的约束,这种爆炸引发了喷射状的爆炸。双星合并前身模型用于物质混合的优点是C+O核和氦层的ρr3剖面平坦且延伸较小,这可能是以小的氦核质量为特征。从最优爆炸模型出发,研究预测了双极爆炸轴方向(最强爆炸方向)和中子星(NS)的冲击速度和方向。

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博科园|研究/来自:日本理化学研究所

参考期刊《天体物理学》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab5dba

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