仙后座A是一颗“被剥离”的超新星遗迹,它实际上可能是在两颗超新星的快速演替中形成的。 图片来源: NASA/CXC/SAO CC BY
当一颗巨型恒星死亡时,它的“内脏”被炸向太空。但在这颗星爆炸之前,某个小偷就已经偷走了它的“皮肤”(由膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构)。现在,天体物理学家认为他们已经找到了罪魁祸首: 另一颗在附近爆炸的恒星。 超新星在太空中相当常见。大多数非常大的恒星会以爆炸的方式结束自己的生命。当它们死亡时,热气体云会在太空中扩散。这些云里充满了在恒星腹部的核反应中融合而成的重原子。但通常云里也有氢——最初聚变为氦以启动恒星内部核反应的元素。这些简单的单质子原子留在恒星的外层,那里的压力和温度不足以使它们聚变为更重的元素。换句话说,它是未用过的燃料。然而有时,那层“皮肤”会消失。通常,来自附近恒星的引力会将氢的外壳剥离,比如同一双星系统中的伴星。然而,有时我们并不清楚富含氢的“皮肤”都去了哪里。很长一段时间以来,超新星残骸仙后座A (Cas A)的“皮肤”去了哪里都是个谜,但现在我们知道了。 在一篇新论文中,研究人员设想了一种可以产生像仙后座A这样“被剥皮”的单颗超新星的情形。就像大多数失去“皮肤”的超新星一样,它们的故事开始于两颗在紧密的双星轨道上围绕着彼此的兄弟恒星。重要的是,这两个兄弟在同一时间、同一地点、以几乎相同的质量出生。理所当然,这两颗恒星也会存活差不多同样长的时间。在年老时,它们会变成膨胀的红巨星,在短时间内相继死亡,一个接一个。 如果仙后座A的兄弟星率先走到了生命的尽头,那么这颗超新星就会对还处于红巨星阶段的仙后座A进行强力喷射,不久后仙后座A也将以同种方式结束生命。 来自澳大利亚墨尔本的引力波发现(OzGrav)ARC卓越中心的研究人员模拟了这一过程。
模拟超新星爆炸剥去恒星外层的快照 图片来源: Ryosuke Hirai
他们的模拟显示,只要这两颗恒星的轨道非常接近,在第一次超新星爆发时,另一颗恒星50%到90%的氢外壳就会被炸毁。 该研究的主要作者、OzGrav天体物理学家Ryosuke Hirai在一份声明中说:“这足以让双星系统中的第二颗超新星变成一颗“被夺去外壳的”超新星,证实了我们提出的假设。” 第一个超新星爆炸也有可能仅仅撕裂它的兄弟恒星的一部分外壳,导致其处于不稳定状态。在这种情况下,不稳定性导致更多的氢在恒星变成超新星之前被排出。模拟显示,这颗恒星的反应就像被猎枪击中一样,在死亡之前会抽搐并失去燃料。 研究人员写道,发生这种类型的恒星死亡是极其罕见的——只发生在0.35%到1%的超新星中。 虽然这一假设还没有得到证实,但研究人员认为它可能适用于另外两颗已知的超新星:RX J1713.7-3946和G11.2-0.3。 但仙后座A是最令人兴奋的例子。原因很简单,模拟预测在第一个超新星爆炸中丢失的外壳应该还有迹可循:那是在远离超新星残骸30到300光年的太空中飘荡的一股富氢气体。就仙后座A而言,这股气体已经被找到——科学家在距离它只有50光年处发现了氢外壳的遗迹,这精确地符合模型的预测。
Reference: https://www.space.com/cassiopeia-a-skinned-supernova.html
来源:牧夫天文 国家空间科学中心