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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

这是有史以来第二次,天体物理学家发现了伴随白矮星爆炸而来的壮观的紫外线闪光。

这是一种极其罕见的超新星,这一事件为解开几个长期存在的谜团提供了机会,包括什么导致白矮星爆炸,暗能量如何加速宇宙,以及宇宙如何产生重金属,比如铁。

紫外线的闪光告诉了我们一些关于这颗白矮星爆炸的细节。领导这项研究的西北大学天体物理学家亚当·米勒说。随着时间的推移,爆炸的物质会远离爆炸源。随着物质变薄,我们可以看得越来越深。一年之后,这些物质会变得非常薄,以至于我们可以一直看到爆炸的中心。

米勒说,到那时,他的团队将会对这颗白矮星如何形成有更多的了解。还有所有的白矮星,它们是死恒星的密集残留物;爆炸。

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。

米勒是美国西北天体物理学跨学科探索与研究中心(CIERA)的研究员,同时也是时空遗产调查公司数据科学奖学金项目的主管。

有罕见转折的普通事件

利用加利福尼亚的兹威基瞬态设备,研究人员于2019年12月首次发现了这颗奇特的超新星。就在爆炸一天后。此次事件被命名为SN2019yvq,发生在距离地球1.4亿光年的一个相对较近的星系,非常接近龙形天龙座的尾部。

几个小时后,天体物理学家利用美国宇航局的尼尔·盖斯勒雨燕天文台在紫外线和x射线波长下研究了这一现象。他们立即将SN2019yvq归类为Ia型超新星,这是一种白矮星爆炸时相当频繁发生的现象。

这些是宇宙中最常见的爆炸。米勒说。但它的特别之处在于这个紫外线闪光灯。天文学家已经寻找了很多年,但一直没有找到。据我们所知,这实际上是第二次观测到Ia型超新星的紫外线闪光。

激烈的神秘

这一罕见的闪光持续了几天,表明白矮星内部或附近的某些东西非常热。由于白矮星随着年龄的增长变得越来越冷,大量涌入的热量使天文学家感到困惑。

制造紫外光最简单的方法是用非常、非常热的东西。米勒说。我们需要比太阳更热的东西。温度是现在的三到四倍。大多数超新星都不是那么热,所以你不会得到强烈的紫外线辐射。这颗超新星发生了一些不寻常的现象,产生了一种非常热的现象。

米勒和他的团队认为这是理解白矮星爆炸原因的重要线索,这在该领域一直是个谜。目前,有多种相互竞争的假设。米勒对探索四种不同的假设特别感兴趣,这些假设与他的团队从SN2019yvq得到的数据分析相符。

紫外线闪光可能导致白矮星爆炸的潜在情况是:白矮星消耗了它的伴星,变得太大,太不稳定以至于爆炸。白矮星和伴星的物质发生碰撞,产生了紫外线辐射;

白矮星内核中极热的放射性物质与外层混合,导致外壳温度比平常更高;

一层氦点燃了白矮星内部的碳,造成了极热的双重爆炸和紫外线闪光;

两颗白矮星合并,引发了碰撞喷出的紫外线辐射爆炸。

“没有,一年之内,”;米勒说,我们将能够找出这四种情况中哪一种是最有可能的解释。

惊天动地的见解

一旦研究人员知道爆炸的原因,他们将应用这些发现来了解更多关于行星的形成和暗能量。

因为宇宙中大部分的铁是由Ia型超新星产生的,更好地理解这一现象可以让我们更好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石行星的核心。

如果你想了解地球是如何形成的,你需要了解铁从哪里来以及需要多少铁,米勒说。了解白矮星爆炸的方式,可以让我们更精确地了解铁是如何产生的,以及铁在宇宙中的分布情况。

照明暗能量

白矮星已经在物理学家中发挥了巨大的作用。目前对暗能量的理解也是如此。物理学家预测,所有的白矮星在爆炸时都具有相同的亮度。所以Ia型超新星被认为是标准烛光。天文学家可以计算出爆炸距离地球的确切距离。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。

我们没有一种直接的方法来测量到其他星系的距离,米勒解释道。实际上,大多数星系都在远离我们。如果在一个遥远的星系中有一颗Ia型超新星,我们可以用它来测量距离和速度的组合,从而可以确定宇宙的加速度。暗能量仍然是个谜。但这些超新星是探测暗能量和了解暗能量的最佳途径。

米勒相信,通过更好地了解白矮星,我们有可能更好地了解暗能量以及它导致宇宙加速的速度。

目前,在测量距离的时候,我们把所有这些爆炸都看作是一样的,但我们有充分的理由相信有多种爆炸机制,他说。如果我们能确定确切的爆炸机制,我们认为就能更好地分离超新星,并进行更精确的距离测量。

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参考文献:奇特的Ia超新星2019yqrquo;答:a . Miller, m·r·麦基a . Polin k . Maguire e·齐默尔曼y姚明,j . Sollerman s Schulze d . a . Perley m . krom Dhawan s, m .大疱Andreoni, e·c·Bellm k . De r . Dekany a .德拉克洛瓦c . Fremling a . Gal-Yam d·a·戈尔茨坦诉z Golkhou, a . Goobar m·j·格雷厄姆。伊朗人,m . m . Kasliwal凯,杨绍明。关铭金,r . r . a音的唱名,a . a . Mahabal f . j .?马希p·e·纽金特e . Ofek e . s . Phinney s . j·普伦蒂斯·r·里德尔m . Rigault b . Rusholme t . Schweyer d l . Shupe m . t . Soumagnac g . Terreran r·沃尔特斯l . (j . Zolkower和s . r . Kulkarni, 2020年7月23日,天体物理学杂志》上。

1538 - 4357 . DOI: 10.3847 / / ab9e05

该论文部分得到了大型巡天望远镜公司、布林森基金会和摩尔基金会的支持。

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