[圖文]約1200萬光年M82星系出現次超新星爆發
2014年初,距離我們大約1200萬光年的M82星系中出現了一次超新星爆發,星等為11.5左右,為白色偏橙色一些,光譜分析結果顯示這是一顆Ia型超新星。從宇宙學的尺度上看,M82星系中的超新星算是距離我們較近的,此外大麥哲倫星雲中的1987A超新星也是一顆距離我們非常近的超新星。
超新星的爆發與恆星的形成和演化有關,涉及到許多複雜的物理過程,比如爆發機制、激波物理行為等,超新星在天體物理上具有非常關鍵的地位,根據光譜觀測結果,超新星主要分為I型和II型,主要區別是光譜中是否有氫線,其中I型還可以分為a、b、c等次型,Ia型超新星光譜中還有還強的硅線,而II型超新星的光譜中是有氫線的。
超新星爆發雖然是一種極端的能量釋放事件,但也是宇宙生命誕生的前提條件之一,銀河系早期超新星爆發釋放出了許多構成地球生命的元素,比如碳、氧、鈣等等,這些元素不僅在超新星爆發過程中產生,也會在超新星前身天體內核產生,最終通過爆發的模式擴散到宇宙空間。按照爆發機制的不同,超新星爆發主要為核坍縮型和雙星系統中的白矮星型。
質量大約8倍太陽質量的恆星結局就顯得比較「慘」,此類恆星的內核是極為恐怖的地帶,在熱核反應過程中元素的組成不斷進行著重新分配,氫和氦最終會變得非常重的鐵,因此內核的密度和質量也在不斷增加,當接近1.4倍太陽質量的錢德拉塞卡極限時,恆星的內核會發生劇烈的坍縮,坍縮的速度可接近四分之一光速,直到變得原子核的密度,然後再發生激烈的反彈並產生超新星爆發。
本次發生在M82星系中的超新星事件被認為是一顆Ia型超新星,此類超新星的爆發模型與大質量恆星不同,其前身主要為雙星系統中的白矮星。白矮星是一類光度非常低的天體,如果要做個比較的話,其光度相當於我們太陽的1000分之一左右,非常難以觀測,需要指出的是,此類白矮星要產生超新星爆發還應該有一顆紅巨星,而且它們之間的距離只有數個天文單位,但在我們的望遠鏡裡幾乎無法分辨出哪個是白矮星,因此要預測超新星爆發可能還比較困難,尤其是Ia型超新星,即便是大質量恆星產生的超新星爆發也需要對歷史數據進行搜尋。
超新星1987A就是來自一顆大質量恆星,其位於大麥哲倫星雲中,距離我們僅為16萬光年左右,如此近距離的超新星爆發是一個非常難得的研究目標,這顆發生超新星爆發的恆星質量達到了20倍太陽質量。
到目前為止,我們再也沒有發現距離我們如此近的超新星爆發事件,因此尋找超新星的前身就變得異常困難,大部分的超新星爆發都出現在河外星系中,距離我們至少在數千萬光年以上,幾乎都達到數億光年,比如SN2005gl超新星就位於雙魚座方向上,距離我們2億光年以上,但也有河外星系中的超新星前身獲得了確認,比如2003年發現的超新星前身被認為是一顆紅超巨星,質量在8倍太陽質量以上。對超新星爆發的研究除了驗證恆星演化模型外,還進一步解釋超新星爆發機制,其中主要涉及到燃燒波模型和點火過程,比如Ia型超新星的爆發模型中就可分為碳點火和氦點火模型。