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ia型超新星

鎖定
Ia型超新星的形成需要一個雙星系統,一個是巨星,一個是白矮星。質量極大的白矮星吸取巨星的物質(主要是),當達到1.44個太陽質量時,會發生碳爆轟,核爆炸後沒有遺留產物。
中文名
Ia型超新星
外文名
one-A supernova
條    件
白矮星和巨星形成的雙星系統
用    途
測量宇宙中兩個物體的距離
爆炸原因
噴出的電子光子轉化重元素鈉鎂外殼層星體外層,產高温高壓,組成更重元素金屬靜電金屬冰雹,持續衝擊星體中心,損壞星體外包皮,星外鈉鎂層罩升厚壓力,組更重金鍶元素,突然爆發出。ia型超新星。

ia型超新星產生

ia型超新星發生

20世紀60年代,科學家提出恆星電子簡併核可以通過熱核燃燒激發熱核爆炸,並將整個天體炸碎。經過近50年的研究,21世紀初科學家已普遍接受了如下圖景,即Ia型超新星來源於雙星系統中碳氧白矮星的熱核爆炸。碳氧白矮星從其伴星吸積物質從而增加自身質量,當其質量增加到其最大穩定質量極限時,其中心會激發不穩定的熱核燃燒,放出的能量足以將整個碳氧白矮星炸碎,並生成大量的放射性元素,鎳及其放射性子核的放射性衰變的能量注入到拋射物中將其加熱,從而使Ia型超新星看起來是如此的明亮。

ia型超新星主要條件

距離地球13000光年處超新星暴發殘骸 距離地球13000光年處超新星暴發殘骸
1.存在一顆後來爆發成為超新星白矮星及一顆伴星(雙星系統中的另一顆星)。所謂白矮星就是像太陽這樣的恆星燃盡之後殘存的形態。另一顆伴星可以是主序星(像太陽這樣內部有着穩定核聚變的恆星),或者是紅巨星和白矮星。
2.存在着從伴星向白矮星的氣體輸送,因此白矮星的質量不斷增加
3.當白矮星的質量增加到太陽的1.4倍時,再次點燃核聚變,這一時期的核聚變反應進行得極其迅速,因而發生大爆發(類似上述“殭屍行星”)由於爆發時白矮星的質量總是太陽的1.4倍,故其光度是一定的。 [1] 

ia型超新星特徵

IA型超新星爆發出的光暈 IA型超新星爆發出的光暈
隨着觀測技術的提高,研究人員已尋找到越來越多的Ia型超新星,並且發現約有一半的IA型超新星的延遲時間小於1億年(IA型超新星的延遲時間是指從雙星系統的形成到發生Ia型超新星爆炸的時間間隔)。這就意味着,還存在着更年輕的IA型超新星。
科學家們認為,年輕IA型超新星的存在可能對現有的星系化學演化模型產生衝擊,因為在超新星爆炸後它們會更早地產生大量的鐵,並將這些鐵反饋回它的寄主星系 [2] 
2011年07月02日,據國外媒體報道,“殭屍”恆星在瀕臨死亡時通常以最後的殉爆來結束一切,但是其又能通過吞噬周圍恆星的物質“起死回生”。這類超新星是宇宙中極為特殊的一類天體,在天文學上被稱為IA型超新星。之所以將Ia型超新星成為“殭屍”恆星,是因為他們的核心已經死了。但是,他們可以通過吞噬周圍伴星的物質起死回生。在過去的50年間,天文學家發現IA型超新星更多的是一個雙星系統,兩個天體相互繞行,其中一個通過吮吸另一個的物質達到輪迴的目的。同時這也是太陽的生命盡頭的縮影,體積縮小到只有地球大小。

ia型超新星前身星模型

超新星爆炸模擬圖 超新星爆炸模擬圖
當前流行的Ia型超新星前身星模型主要有兩種,一種是碳氧白矮星吸積模型,另一種是碳氧白矮星的併合模型。
碳氧白矮星的吸積模型,是説一顆碳氧白矮星從一顆主序星亞巨星或者是一顆紅巨星吸積物質,被吸積的物質在碳氧白矮星表面穩定地燃燒,逐漸增加白矮星質量,當白矮星的質量達到其最大穩定質量極限時,白矮星中心的碳被點燃,釋放出的核能瞬間將白矮星炸碎,從而產生IA型超新星現象。
碳氧白矮星的併合模型,是指兩顆碳氧白矮星相互繞轉,由於引力波輻射提取雙星系統軌道角動量,使雙星相互靠近,最終併合成一顆新的碳氧白矮星,如果這顆新的碳氧白矮星的總質量超過最大穩定質量極限,也會發生類似於碳氧白矮星吸積模型那樣的核聚變

ia型超新星學界地位

IA型超新星作為宇宙“標準燭光”的地位主要來自(或部分依賴於)這樣一個假設:它們彼此非常相似並形成統一的一類天體。21世紀初,人們觀測到了IA型超新星之間的差別。Maeda等人提出一個新模型,該模型將最近的理論和觀測數據都考慮了進去,並且將所觀測到的光譜多樣性解釋為隨機方向所產生的一個後果——人們在理論上所提出的一個非對稱爆炸就是從這些方向來觀測的。在這個基礎上,光譜演化多樣性在繼續將IA型超新星用作“標準燭光”方面已不再是一個問題。

ia型超新星科學研究

2022年,美國天體物理學家通過被稱為Pantheon+的分析,確認宇宙由大約三分之二的暗能量和三分之一的物質組成,Pantheon+ 包括1500多個稱為Ia型超新星的恆星爆炸。 [3] 
2022年12月20日,從中國科學院雲南天文台獲悉,該台研究人員運用流體動力學模擬,揭示了Ia型超新星前身星的物質損失機制以及主要觀測特徵,為後續觀測搜尋工作提供了理論指導。相關成果發表於國際期刊《天文學與天體物理學》。 [4] 

ia型超新星天文學意義

20世紀末,IA型超新星測距研究使人們認識到宇宙在加速膨脹,從而推論出暗能量的存在。這不僅是天文學,更是物理學的巨大突破。IA型超新星因其在宇宙學中的特殊地位被美國《新千年天文學和天體物理學》列為近十年內恆星研究的主要對象之一。
從這點出發,暗能量可能是一個空間的某種屬性,宇宙空間本身與一些能量有着關聯,這也能解釋為什麼在宇宙空間裏分佈着如此大尺度的暗能量,當然這同樣也是一種假説。但是,這一切的突破口就在Ia型超新星。天體物理界將對Ia型超新星進行詳細的研究,從爆炸模型到演化途徑,暗能量的秘密總有被揭開的一天。
參考資料