从壮观的紫外线闪光中洞察暗能量-可能最终解释白矮星如何爆炸和铁的产生

爆炸的恒星

这是天体物理学家第二次观测到伴随着极光的壮观的紫外线闪光白矮星爆炸。

作为一种极其罕见的超新星,这一事件将为几个长期存在的谜题提供洞见,包括白矮星爆炸的原因,暗能量如何加速宇宙,以及宇宙如何产生铁等重金属。

“紫外线闪光告诉我们关于白矮星如何爆炸的一些非常具体的事情,”他说西北大学天体物理学家亚当·米勒领导了这项研究。“随着时间的推移,爆炸的物质离源越来越远。随着材料变薄,我们能看得越来越深。一年后,材料会变得非常薄,我们可以看到爆炸的中心。”

米勒说,到那时,他的团队将对这颗白矮星——以及所有的白矮星——是如何爆炸的有更多了解。

这篇论文将于今天(2020年7月23日)发表在天体物理学杂志》上.

SN2019yvq超新星

蓝点标志着被称为SN2019yvq的超新星事件的大致位置,它发生在距离地球1.4亿光年的一个相对较近的星系,非常接近龙形的龙座的尾部。信贷:西北大学

米勒是西北大学天体物理学跨学科探索和研究中心(CIERA)的研究员,也是时空遗产调查公司数据科学奖学金项目的主任。

常见的事件却有罕见的转折

利用加利福尼亚州的兹威基瞬变设施,研究人员于2019年12月首次发现了这颗奇特的超新星——就在它爆炸后一天。这一事件被称为SN2019yvq,发生在距离地球1.4亿光年的一个相对较近的星系中,非常靠近龙形德拉科星座的尾部。

在数小时内,天体物理学家们使用了美国国家航空航天局这是为了研究紫外和x射线波长的现象。他们立即将SN2019yvq归类为Ia型超新星(读作“one-A”),这是白矮星爆炸时发生的相当频繁的事件。

G299 Ia型超新星

先前的Ia型超新星。信贷:NASA/CXC/U.Texas

“这些是宇宙中最常见的爆炸,”米勒说。“但特别的是这种紫外线闪光。天文学家多年来一直在寻找它,但一直没有找到。据我们所知,这实际上是Ia型超新星第二次出现紫外线闪光。”

热烈的神秘

这种罕见的闪光持续了几天,表明白矮星内部或附近有什么东西非常热。由于白矮星随着年龄的增长变得越来越冷,热量的涌入让天文学家感到困惑。

“制造紫外线最简单的方法就是用非常非常热的东西,”米勒说。“我们需要比太阳热得多的东西——热三到四倍。大多数超新星都没有那么热,所以你不会受到非常强烈的紫外线辐射。这颗超新星发生了一些不寻常的事情,产生了非常热的现象。”

米勒和他的团队认为,这是理解白矮星为什么会爆炸的重要线索,这是该领域长期以来的一个谜。目前,有多种相互竞争的假设。米勒对探索四种不同的假说特别感兴趣,这些假说与他的团队在SN2019yvq上的数据分析相吻合。

  1. 可能导致白矮星与紫外线闪光爆炸的潜在情况是:白矮星吞噬了它的伴星,变得如此巨大和不稳定,以至于爆炸。白矮星和伴星的物质发生碰撞,产生了紫外线发射的闪光;
  2. 白矮星核心中的极热放射性物质与其外层混合,导致外层达到比平常更高的温度;
  3. 氦的外层点燃白矮星内部的碳,导致极热的双爆炸和紫外线闪光;
  4. 两颗白矮星合并,引发了一场爆炸,碰撞的喷射物发出紫外线辐射。

“一年之内,”米勒说,“我们就能找出这四种解释中哪一种最有可能。”

惊天动地的见解

一旦研究人员知道了爆炸的原因,他们将利用这些发现来了解更多关于行星形成和暗能量的信息。

因为宇宙中的大部分铁都是由Ia型超新星产生的,对这一现象的更好理解可以让我们更多地了解我们自己的星球。例如,来自爆炸恒星的铁形成了包括地球在内的所有岩态行星的核心。

米勒说:“如果你想了解地球是如何形成的,你需要了解铁从哪里来,需要多少铁。”。“了解白矮星爆炸的方式可以让我们更准确地了解铁是如何在整个宇宙中产生和分布的。”

照明暗能量

在物理学家目前对暗能量的理解中,白矮星已经发挥了巨大的作用。物理学家预测白矮星在爆炸时都有相同的亮度。因此Ia型超新星被认为是“标准烛光”,使天文学家能够精确计算爆炸距离地球有多远。利用超新星测量距离导致了暗能量的发现,这一发现获得了2011年诺贝尔物理学奖。

米勒解释说:“我们没有一种直接的方法来测量到其他星系的距离。”“大多数星系实际上都在远离我们。如果在遥远的星系中有Ia型超新星,我们可以用它来测量距离和速度的组合,从而让我们确定宇宙的加速度。暗能量仍然是个谜。但这些超新星是探测暗能量和了解它的最好方式。”

米勒相信,通过更好地理解白矮星,我们可能会更好地理解暗能量以及它导致宇宙加速的速度。

他说:“目前,在测量距离时,我们把所有这些爆炸都当作一回事,但我们有充分的理由相信,有多种爆炸机制。”“如果我们能确定准确的爆炸机制,我们认为我们可以更好地分离超新星,并进行更精确的距离测量。”

###

参考资料:A.A.米勒、M.R.马吉、A.波林、K.马圭尔、E.齐默尔曼、Y.姚、J.索勒曼、S.舒尔茨、D.A.佩雷、M.克罗默、S.达旺、M.布拉、I.安德烈奥尼、E.C.贝尔、K.德、R.德卡尼、A.德拉克洛瓦、C.弗雷姆林、A.加尔·亚姆、D.戈尔茨坦、,V.Z.Golkhou,A.Goobar,M.J.Graham,I.Irani,M.M.Kasliwal,S.Kaye,Y-L.Kim,R.R.Laher,A.A.Mahabal,F.J.Masci,P.E.Nugent,E.Ofek,E.S.Phenney,S.J.Prentice,R.Riddle,M.Rigault,B.Rusholme,T.Schweyer,D.L.Shupe,M.T.Soumagnac,G.Terrran,R.Walters,L.Yan,J.Kower,R.Kulki,2020年7月23日,天体物理学杂志》上.
内政部:10.3847/1538-4357/ab9e05

该论文部分由大型天气勘测望远镜公司、布林森基金会和穆尔基金会支持。

12个评论关于“从壮观的紫外线闪光中洞察暗能量——可能最终解释白矮星如何爆炸和铁的形成”

  1. 又一颗钉子钉在了大爆炸理论和130亿岁宇宙的棺材上。

    由于需要数十亿年才能创造出一颗能够坍缩成白矮星的恒星,这就引出了一个问题:在45亿年历史的地球上,铁的含量是否充足?铁不是通过任何其他方式到达那里的,而是一颗非常古老的恒星的非常古老的残留物,这颗恒星的年龄肯定远远超过80亿年。

    • 你一直在拖,这对我们其他人来说是你拖线棺材上的又一颗钉子。很明显,科学在进步,而你几乎没有进步。

      我会说没有进展,但这一次你在一个有问题的声明中提出了一个问题。更大的恒星生存得更快,释放出的物质也更多,而最大的恒星被认为是更早的一代,因为它们拥有更轻的元素。到太阳诞生的时候,已经有了许多代的大质量恒星,而Fe/H比第一代无Fe Pop III恒星之后大了三个数量级。

      我没有调查细节,但这不是一个原则性问题[https://en.wikipedia.org/wiki/Nucleosynthesis].“今天宇宙中发现的所有元素和同位素都是由大爆炸核合成、恒星核合成、超新星核合成以及中子星碰撞等奇异事件的核合成创造的。”事实恰恰相反,Fe很常见但是在丰度图上有一个下降。

      所以你的说法站不住脚,但问题很有趣。

  2. 或者说是最合乎逻辑的:在一开始,上帝创造了天(宇宙)和地。

    • 只做真实的假设,谢谢。
      下一个。

    • 迷信对证据。我们现在知道,宇宙碰巧在热力学上是封闭的,能量总和为零——在足够大的体积上的平坦空间——所以1)它完全是一个自然的(封闭系统),特别是这里2)它不是任何“作用”的产物(做了零功)。

      2018年普朗克合作恰好杀死了文化“神”。这是超越时间的现代宗教与昨天的占星术,因为两人在一起结婚了几千年。

      • “自然(封闭系统)”=自然(封闭)系统。

        也许我还应该补充一点,宗教迷信的辩护者曾经提出另一个毫无根据的主张,即我们永远无法检验他们的魔法。显然,那个幻想的想法碰巧也没有描述事实。

  3. 看到一个非物理的“电影爆炸”(赤道扩张环)的固定序列作为超新星文章的插图,我觉得有点奇怪。这是一个吸引人的地方,但对理解阅读没有帮助。

    在科学上,区分不同种类的白矮星超新星的过程一直很缓慢。但是现在天文台越来越多,越来越好。

  4. 他们不明白为什么宇宙在减速,但现在的速度不同了,所以他们称之为暗能量。

    • 宇宙在什么意义上“减速”?

      如果我们看一下这种扩张,它的数量会呈指数级增长,因此通常被称为“加速”扩张。但宇宙的内部状态正在从热大爆炸后以物质为主转变为以真空能量(“暗能量”)为主,目前暗能量的比例为70/30——这一恒定的能量密度是推动膨胀向指数方向发展的原因——以及其他。所以它接近的指数实际上是在减小[https://en.wikipedia.org/wiki/Scale_factor_(宇宙学)].“目前的证据表明,宇宙的膨胀速率正在加速,这意味着比例因子{\displaystyle {\ddot {a}}(t)}{\ddot {a}}(t)的二阶导数是正的,或者等价于一阶导数{\displaystyle {dot {a}}(t)}{\dot {a}}(t)随着时间的推移而增加。[5]。这也意味着任何给定的星系都会随着时间的推移以越来越快的速度远离我们,即对于那个星系{\displaystyle {\dot {d}}(t)}{\dot {d}}(t)随着时间的推移而增加。相比之下,哈勃参数似乎随着时间而减少,这意味着如果我们观察某个固定距离d,并观察一系列不同的星系通过该距离,之后的星系会以比之前的星系更小的速度通过该距离。”

      我们从各种独立的观测中知道暗能量的存在,比如宇宙背景辐射光谱IIRC显示的。最近BOSS释放的一个星系样本超过了宇宙历史的80% -宇宙背景光谱覆盖了热大爆炸后的历史-测试了它的存在(从光谱中给出空间平坦度)在6 σ质量(或~ 10^-5不确定性)。

      我们还没有对为什么真空的能量密度是恒定的达成一致的理解,但这是预期的量子场能量-它符合“宇宙的真空能量”与它的所有场。BOSS结果与对其价值的几个解释是一致的,所以这是令人兴奋的进步!

      • "星系样本" =星系样本
        “6西格玛质量(或~10^-5不确定度)。”=8西格玛质量(或~10^-5不确定度)。

        是时候买更多咖啡了…

  5. 关于“白矮星”(恒星)和紫外线闪光。我们的恒星太阳经常发射紫外线辐射。摄谱仪被用来将光的波长与恒星中的元素相匹配。什么元素发出紫外线?

留言

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被公布或共享。