高能所在Ia型超新星爆發合作研究中取得重要成果

發布時間：2011-04-28 13:31 原文鏈接：高能所在Ia型超新星爆發合作研究中取得重要成果

　　4月26日，美國錢德拉（Chandra）X射線天文臺科學中心以“美國航空航天局的錢德拉X射線天文臺發現超新星起源的新證據”（NASA"s Chandra Finds New Evidence on Origin of Supernovas）為題發布新聞，報道了中科院高能物理研究所與美國麻省大學等單位合作，利用美國錢德拉X射線天文臺觀測數據完成的一項有關Ia型超新星爆發的研究成果。

　　Ia型超新星是一類特別的天體，具有一致的峰值光度，被作為標準燭光廣泛應用于宇宙學距離測定之中，對Ia型超新星的觀測直接導致了宇宙加速膨脹和暗物質的發現。但是，Ia型超新星的前身星性質和爆發機制仍不清楚。目前主要的Ia型超新星爆發模型有兩類，即單簡併模型和雙簡併模型。在單簡併模型中，一顆白矮星（簡併星）和一個正常恒星組成雙星系統，白矮星從正常恒星吸積物質，超過白矮星的質量上限(1.4倍太陽質量)，發生塌縮和熱核聚變，導致超新星爆發，而正常恒星則會存活下來。雙簡併模型則是兩顆白矮星并合，發生超新星爆發，不再有星體遺存。由于在單簡併模型中，白矮星爆發時的質量在1.4倍太陽質量附近，可以很好地解釋Ia超新星爆發時相同的峰值光度，因此是最廣為接受的Ia超新星模型。但是，觀測方面的證據還非常缺乏，人們更不清楚在Ia超新星爆發之前雙星系統的參數和物理狀態。

　　公元1572年，丹麥著名天文學家第谷(Tycho Brahe)觀測到一顆超新星爆發，多方面的研究表明，這是一顆典型的Ia型超新星。高能所盧方軍與美國麻省大學天文系王青德（Q. Daniel Wang）等人合作，通過分析Chandra X射線天文臺對第谷超新星遺跡的觀測數據，發現在該遺跡中存在一個特別的X射線圓弧（見圖1），經過與其他波段觀測結果的比較分析，他們認為該圓弧很可能起源于超新星爆發的過程中被爆炸拋射物剝離的伴星外層大氣。在圓弧以外，還存在一個白矮星爆炸拋射物缺失的區域，正好對應著伴星對爆炸拋射物的阻擋和減速。以上圖像曾被眾多有關Ia型超新星的理論和數值模擬研究所預言，但這是首個觀測證據。

　　根據X射線圓弧的位置，以及早先人們對伴星候選體的觀測，盧方軍等進一步推導出第谷超新星前身星的雙星軌道周期約5天、半徑約1千萬公里，伴星在爆發中被剝離了約千分之二個太陽質量的外層大氣，同時伴星本體獲得了約40公里/秒的加速。圖2給出了超新星前身星系統及爆炸后伴星和被剝離外層大氣的運動示意圖。

　　此項成果將發表在5月1日出版的美國《天體物理學雜志》上。