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Oct. 23 2024

罕見的Ic型超新星終於確認主要成因

  • 伴星可能把即將成為超新星的恆星吸走了大量氫和氦,而形成了Ic型超新星。

    伴星可能把即將成為超新星的恆星吸走了大量氫和氦,而形成了Ic型超新星。

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一種罕見的超新星,缺乏氫和氦,已知是許多金屬的來源。然而,這些金屬的源頭是從孤立的大質量恆星拋棄了它們的外殼,還是由一顆較小的伴星與它共同作用,始終未有定論。現在,由跨國的天文研究團隊發現,Ic型超新星的前身恆星並非全是巨大的孤獨天體,反而常與伴星形成雙星系統,對其爆炸的結果起到了決定性的作用。

Ic型超新星是由壽命走到盡頭的大質量恆星核心塌縮引發的,所有的氫都已經在恆星核心中轉化為較重的元素,當核心中的元素到達鐵頂峰時,融合反應停止。由於不再有足夠的能量釋放,向外的壓力下降,密集的核心在重力作用下劇烈塌縮,形成一顆超緻密的中子星或黑洞,外層則以強烈的爆炸噴射到太空中,並在這過程中鍛造出更重的超鐵元素。

Ic型超新星的神秘之處在於,它的外殼中沒有檢測到氫和氦,雖然這些元素在恆星核心中已耗盡,但仍應保存在恆星大氣中。針對這一問題,有兩種可能的解釋:第一種解釋是,這些恆星的質量約為太陽的20至30倍,質量如此之大,以至於會產生強大的恆星風,將氫和氦吹走;第二種解釋是,這些恆星有一顆伴星,這顆伴星會從質量在太陽8到15倍的恆星中吸取氫和氦。在這兩種情況下,氫和氦都會在超新星爆炸前被剝離,噴出物就會缺乏這些元素。

研究人員觀察了Ic型超新星噴發後遺留的分子氣體,並將其與II型超新星的分子氣體進行比較,結果顯示兩者遺留的氫量大略相同,這代表Ic型超新星的前身恆星實際上並非特別巨大。也就是說,最有可能的解釋是這些元素被雙星系統中的伴星吸收了,這顆伴星通常在超新星爆炸中倖存下來,但爆炸的衝擊力會將它拋射到太空中。研究顯示,與伴星有關的超新星爆炸產生的碳量是普通爆炸的兩倍,而碳是生命的基本構成元素之一,因此這一解釋也能幫助我們理解宇宙中許多元素的來源,並根據這些資料調整Ic型超新星對宇宙碳含量的貢獻,研究人員還希望對更多超新星殘骸進行研究,以進一步探討這些前恆星的演化歷程,該項研究發表在《自然通訊》期刊(Nature Communications)。

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