新发现的第三种超新星:一种电子捕获超新星

超新星爆炸星云

一个国际天文学家小组观测到第一种新型超新星。这一发现证实了40年前的一个预测,可能会对恒星的生与死产生新的认识。该研究发表于2021年6月28日自然天文学

“天文学中的主要问题是比较明星的发展以及他们如何死亡,”加州大学,戴维斯大学的物理学和天文学教授,以及发现并描述过超新星2018 ZD的团队成员。“还有很多链接仍然缺失,所以这非常令人兴奋。”

目前已知的超新星有两种。当一颗质量是太阳10倍以上的大质量恒星耗尽燃料,其核心坍缩成黑洞或中子星时,就会出现核心坍缩超新星。白矮星是一颗质量达到太阳质量8倍的恒星的残骸,当它爆炸时,就会产生热核超新星。

1980年,东京大学的野本肯一(Ken 'ichi Nomoto)预测了第三种超新星,称为电子捕获超新星。

在他们自己的重力下,大多数恒星的恒星是什么,是他们中央核心产生的能量。在电子捕获超新星中,随着芯的燃料耗尽,重力迫使芯中的电子在原子核中,导致恒星本身塌陷。

Supernova 2018ZD

超新星2018zd,在NGC2146星系的边缘用一个白色圆圈标记,是40年前预测的第三种新超新星的第一个例子。由哈勃太空望远镜、拉斯坎布雷斯天文台和其他来源的数据合成的图像。来源:约瑟夫·德帕斯夸尔,STScI

晚期光谱的证据

超新星2018zd是在2018年3月被发现的,大约在爆炸后3小时。哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜的档案图像显示,一个模糊的物体可能是爆炸前的恒星。这颗超新星离地球相对较近,在NGC2146星系中距离约3100万光年。

这个研究小组由平松大一领导,他是加州大学圣巴巴拉分校和拉斯坎布雷斯天文台的研究生,在接下来的两年里收集了关于这颗超新星的数据。来自加州大学戴维斯分校的天文学家,包括瓦伦蒂和研究生Azalee Bostroem和Yize Dong,在爆炸两年后对这颗超新星进行了光谱分析,这是证明2018zd是一颗电子捕获超新星的证据之一。

博斯特罗姆说:“我们有一个非常精致、非常完整的数据集,记录了它的兴起和衰落。”其中包括夏威夷凯克天文台10米望远镜收集到的非常晚的数据,Dong补充道。

理论预测,电子俘获超新星在数年后会显示出不寻常的恒星化学光谱。

瓦伦蒂说:“我们观察到的Keck光谱清楚地证明,SN 2018zd是我们认为的最佳电子捕获超新星。”

晚谱数据不是唯一的拼图。该团队通过所有在Supernovae上看过所有已发表的数据,发现有些人有几个针对电子捕获超新星的指标,但只有SN 2018ZD所有六个:超渐近巨型分支(SAGB)类型的表观祖先之星;强大的超新星大众损失;一个不寻常的恒星化学光谱;爆炸薄弱;放射性小;和一个中子的核心。

“我们一开始问‘这个怪人是什么?’然后我们研究了SN 2018zd的每个方面,意识到所有这些都可以在电子捕获场景中解释,”平松说。

多波长蟹状星云

这张蟹状星云的合成图像是由5台望远镜收集的几乎涵盖了整个电磁光谱宽度的数据组合而成的。资料来源:美国宇航局、欧洲航天局、NRAO/AUI/NSF和G. Dubner(布宜诺斯艾利斯大学)

解释螃蟹星云

新发现也阐明了过去最着名的超新星的一些奥秘。在A.D.1054中,超新星发生在银河系中。根据中国记录,它如此明亮,可以在白天看到23天,晚上近两年。得到的残余 - 蟹星云 - 已得到详细研究。它以前是电子捕获超新星的最佳候选人,但这部分不确定,因为爆炸发生了近千年前。新的结果增加了形成蟹星云的事件的信心是电子捕获超新星。

“我很高兴终于发现了电子捕获超新星,我的同事和我预测的是40年前与螃蟹星云有联系。这是一个美妙的观察和理论结合的案例,“Nomoto也是当前论文的作者。

发现一种新类型的恒星爆炸-一个电子捕获超新星-照亮了一个中世纪的谜有关这项研究的更多信息。

参考:“电子捕获超新星2018 zd起源”大地一品”,d .安德鲁·豪厄尔斯凯勒·d·范·Dyk贾里德·a·戈德堡Keiichi Maeda隆j .守屋Nozomu Tominaga,肯野本'ichi,格里芬Hosseinzadeh, Iair Arcavi,柯蒂斯麦克卡利,贾米森伯克,k . Azalee Bostroem,斯特凡诺瓦伦蒂,Yize咚,Peter j .布朗,珍妮弗·e·安德鲁斯Christopher Bilinski, G. Grant Williams, Paul S. Smith, Nathan Smith, David J. Sand, Gagandeep S. Anand, Chengyuan Xu, Alexei V. Filippenko, Melina C. Bersten, Gastón Folatelli, Patrick L. Kelly, Toshihide Noguchi and Koichi Itagaki, 2021年6月28日,自然天文学
DOI: 10.1038 / s41550 - 021 - 01384 - 2

该研究是全球超新星项目的一部分,由UCSB和LAS Cumbres Observatory领导的Andrew Howell教授。额外的共同作者是:Curtis McCully和Jamison Burke,Las Cumbres观测所和UCSB;Jared Goldberg和Chengyuan Xu,UCSB;Schuyler Van Dyk和Gagandeep Anand,加州理工学院;京都大学Keiichi Maeda;日本国家天文天文台高瀑布·莫蒂亚;Nozomu Tominaga,Konan University,Kobe,日本;Harvard&Smithsonian,Astrophysics Center的Griffin Hosseinzadeh;Iair Arcavi,特拉维夫大学,以色列;彼得布朗,德克萨斯州A&M大学; Jennifer Andrews, Christopher Bilinski, G. Grant Williams, Paul Smith, Nathan Smith and David Sand, Steward Observatory, University of Arizona; Alexei Filippenko, UC Berkeley; Melina Bersten and Gastón Folatelli, Instituto de Astrofísica de La Plata and Universidad Nacional de La Plata, Argentina; Patrick Kelly, University of Minnesota; Toshi- hide Noguchi, Noguchi Astronomical Observatory and Koichi Itagaki, Itagaki Astronomical Observatory, Japan. The work was partly supported by grants from the National Science Foundation and NASA.

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