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发现宇宙神秘的紫外线闪光,有助于解释白矮星爆炸和暗能量的作用

发现宇宙神秘的紫外线闪光,有助于解释白矮星爆炸和暗能量的作用
2020年07月24日 12:07 新浪网 作者 伍商文化

  天体物理学家已经第二次发现伴随白矮星爆炸的壮观的紫外线(UV)闪光。

  这是一种极为罕见的超新星,它将为人们提供一些长期存在的谜团的真知灼见,其中包括导致白矮星爆炸的原因,暗能量如何促进宇宙发展以及宇宙如何产生重金属(例如铁)。

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  图注:蓝点表示SN2019yvq在距地球1.4亿光年的相对邻近星系中的位置。西北大学天体物理学家亚当·米勒(Adam Miller)表示:“紫外线闪光告诉我们有关白矮星爆炸的一些非常具体的信息。” “随着时间的流逝,爆炸的物质离源头越来越远。随着爆炸物质变薄,我们可以看到越来越深。一年后,该物质将变得如此薄,我们将一路看到爆炸的中心。 ”

  米勒说,到那时,他的团队将更多地了解这颗白矮星以及其他的白矮星,白矮星是死星密集的残骸。

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  该论文将于7月23日在《天体物理学杂志》上发表。

  米勒是西北天体物理学跨学科探索与研究中心(CIERA)的研究员,也是时空遗留调查(LSST)公司数据科学研究金计划的主任。

  罕见的常见事件

  研究人员使用加利福尼亚的兹维基(Zwicky)瞬变设施,于2019年12月(即爆炸发生的第二天)首次发现了奇特的超新星。该事件被称为SN2019yvq,发生在距离地球1.4亿光年的一个相对较近的星系中,非常接近龙形天龙座的尾部。

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  几个小时之内,天体物理学家就使用了NASA的尼尔·盖勒斯·斯威夫特天文台来研究紫外线和X射线波长下的现象。他们立即将SN2019yvq归类为Ia型(读作“ one-A”)超新星,当白矮星爆炸时发生,这是一个相当普遍的事件。

  “这些是宇宙中最常见的爆炸。”米勒说,“但是这种紫外线闪光非常特别。天文学家已经搜寻了好几年,却从未发现过。据我们所知,这实际上是第二次看到Ia型超新星紫外线闪光。”

  神秘之谜

  这种罕见的闪光持续了几天,表明白矮星内部或附近的东西非常热。由于白矮星随着年龄的增长而变得越来越冷,热浪涌入使天文学家感到困惑。

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  “产生紫外线的最简单方法是使物体非常非常热。”米勒说, “我们需要比太阳热得多的东西——比太阳温度高三到四倍。大多数超新星都不那么热,所以您不会受到非常强烈的紫外线辐射。这颗超新星发生了一些异常现象,从而产生了一个非常热的现象。”

  米勒和他的团队认为,这是理解为什么白矮星爆炸的重要线索,该领域长期以来的一直是个谜。当前,存在多个相互竞争的假设。米勒r对探索四个不同的假设特别感兴趣,这些假设与他的团队从SN2019yvq进行的数据分析相匹配。

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  可能导致白矮星因紫外线闪光而爆炸的潜在情况:

  白矮星消耗了它的伴星,并且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,产生紫外线辐射。白矮星核心中的极热放射性物质与它的外层混合,导致外壳达到比通常更高的温度。氦的外层点燃白矮星内的碳,引起极热的双重爆炸和紫外线。两个白矮星合并,并与发射UV辐射的碰撞弹射一起引发爆炸。米勒说:“一年之内,我们将能够找出这四种可能性中哪一种是最有可能的解释。”

  惊天动地的见解

  一旦研究人员知道了造成爆炸的原因,他们将运用这些发现来了解有关行星形成和暗能量的更多信息。

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  由于宇宙中的大多数铁是由Ia型超新星产生的,因此更好地了解这一现象可以使我们更多地了解自己的星球。例如,爆炸恒星中的铁构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,就需要了解铁的来源以及需要多少铁。”米勒说, “了解白矮星爆炸的方式,使我们对铁是如何在整个宇宙中产生和分布的更精确的理解。”

  弄清楚暗能量

  白矮星在物理学家目前对暗能量的理解中也已经发挥了巨大作用。物理学家预测,白矮星爆炸时都具有相同的亮度。因此,Ia型超新星被视为“标准蜡烛”,从而使天文学家能够准确计算爆炸距离地球的距离。使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。

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  “我们没有直接的方法来测量到其他星系的距离。”米勒解释说,“大多数星系实际上正在远离我们。如果遥远星系中存在Ia型超新星,我们可以用它来测量距离和速度的组合,从而确定宇宙的加速度。暗能量仍然是个谜。但是这些超新星是探测暗能量并了解暗能量的最好方法。”

  通过更好地理解白矮星,米勒相信我们有可能更好地了解暗能量以及它使宇宙加速的速度。

  “目前,在测量距离时,我们将所有这些爆炸视为相同,但是我们有充分的理由相信存在多种爆炸机制。”他说,“如果我们能够确定确切的爆炸机制,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。”

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