天文学家发现的有记录以来最亮的超新星能量有多大?

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天文学家发现了有记录以来最亮、能量最大的超新星。该事件被称为SN2016aps,可能是两颗恒星在尘埃完全沉淀之前合并后爆炸的结果。超新星是宇宙中能量最大的事件之一,当具有一定质量的恒星耗尽“燃料”时发生。在那一刻,它们会在一场壮观的“光影表演”中被抛出外层,而其核心则会坍塌成一个无比密集的天体,如白矮星、中子星或黑洞。

对于天文学家来说,超新星本身就是一个非常常见的景象,但SN2016aps却很特别。它的亮度和能量至少是观测到的其他超新星的两倍,而且似乎涉及的质量也比通常的超新星要大得多。

"我们可以用两个尺度来测量超新星爆炸的总能量,以及以可观测到的光或辐射形式发出的能量,"描述该事件的新研究主要作者Matt Nicholl解释说。"在典型的超新星中,辐射不到总能量的百分之一。但在SN2016aps中,我们发现辐射是正常大小的超新星爆炸能量的五倍。这是我们所见过的超新星发出的最强光。"

天文学家于2016年利用夏威夷的Pan-STARRS首次发现了SN2016aps,它被观测了两年,直到最后消退到峰值亮度的百分之一左右。这期间收集的数据让研究人员开始拼凑出发生了什么。通常情况下,超新星涉及8到15个太阳质量,但研究小组计算出SN2016aps涉及的质量是太阳的50到100倍。除此之外,光谱表明,额外的亮度来自于超新星与另一个气体外壳的碰撞。

这两个因素都可以用 "脉冲对不稳定 "事件来解释,几十年来一直被理论化,但从未观测到。从本质上说,这个故事是两颗恒星在过去相撞,在这个过程中产生了一颗新的、不稳定的恒星。反过来,这又会为接下来发生如此强大的超新星埋下了种子。

"质量非常大的恒星在死亡前会经历剧烈的脉动,抖落出一个巨大的气体外壳,"Nicholl说。"这可能是由一种叫做脉冲对不稳定的过程所推动的,过去50年来,这一直是物理学家们猜测的话题。如果超新星掌握了正确的时机,它可以追上这个壳,并在碰撞中释放出巨大的能量。我们认为这是迄今为止观察到的最有说服力的候选者之一,也可能是最大规模的过程。"

这项研究发表在《自然·天文学》杂志上。


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编号为SN2016aps的超新星是有记录以来最亮、能量最大的超新星,可能是由整个宇宙中最大质量的恒星之一产生的。



一般来说,诞生超新星有两种方法。每当一颗恒星诞生时,它都是以一定的质量开始的,而这个质量通常决定了它的命运。要么: 它有太阳质量的8%到40%,在这种情况下,它会慢慢燃烧氢,然后收缩并消失,变成氦白矮星, 或者它有太阳质量的40%到800%,它会燃烧氢,变成一个燃烧氦的红巨星,然后失去外层,收缩成一个碳氧白矮星, 或者它的质量是太阳的8倍(或更多),在这种情况下,它将燃烧氢、氦、碳、氧等,直到其核心内爆并坍塌,引发失控反应和超新星爆炸。


如果白矮星吸积了足够多的物质,或者与另一颗白矮星融合,那么成为白矮星的恒星也有“第二次机会”变成超新星。 所有超新星都有几个共同点。它们都涉及失控的聚变反应,较轻的元素融合成较重的元素,创造了元素周期表中许多最重的元素。通常,它们变亮,达到峰值亮度,然后下降,它们的亮度很大程度上取决于它们离我们有多远。

典型的超新星在可见光中辐射的能量只有1%左右,通常释放的总爆炸能量相当于太阳在大约100亿年的生命周期内发射的能量。超新星爆发代表了一颗恒星面临死亡时用最有力方式的展现自己的壮观。宇宙中每隔一段时间,就会出现一颗在亮度和能量方面令我们震撼的超新星。 那些比这些典型超新星爆发更亮、更有能量的超新星被称为超亮超新星,它们可能是非常大质量的恒星。



另一方面,有一种观点认为超亮超新星是由对不稳定机制产生的。一般来说,随着恒星的演化,恒星质量越大,核心温度就越高。超过某个阈值,能量会上升得很高,单个光子和粒子之间的碰撞携带了足够的能量,它们可以通过爱因斯坦定律自发地产生新的粒子-反粒子对。 当能量阈值被越过时,一些高能光子被转换成物质和反物质,导致内部辐射压力下降。这导致核心进一步收缩和加热,导致更多的光子转化为物质和反物质等等。最终,失控的聚变反应发生了,在一次巨大的爆炸中撕裂了整颗恒星。



SN2016aps就是这样一颗超亮超新星,它把自己内部的一切都炸了出来。人类看到了前所未有的超新星爆发,这个超亮超新星辐射的能量是普通超新星的500多倍,没有任何一颗超新星,甚至没有任何一颗之前的超发光超新星能与其匹敌。


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