高光度超新星(superluminous supernova)是宇宙中最亮的爆发事件,自爆发后数个月的时间内所辐射出的能量相当于太阳整个生命周期发出的总辐射量,在它们最亮的期间,甚至可比拟它们宿主星系的总亮度。位在2.38亿光年远的NGC 1260星系中,SN 2006gy曾是迄今已知最亮的高光度超新星爆炸事件,也是这类事件中被研究最多的其中之一;但即便如此,天文学家仍不清楚这样的超新星是怎样形成的。瑞典斯德哥尔摩大学(Stockholm University)与日本研究学者透过这颗超新星的光谱中发现它含有大量中性铁元素,以前从未在其他超新星或其他天体中发现这样的状况。他们终于找到可以解释这个事件的光谱中那些特别的发射谱线(emission line)从何而来,以及这个超新星发生的原因。

揭密宇宙最亮超新星SN 2006gy-MAAMX


SN 2006gy超新星。Image: Fox, Ori D. et al. Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 454 (2015) no.4

  由于天体中的铁元素通常是游离化的,即其原子结构中的电子总会损失几颗而成为带正电的阳离子。从未有人将SN 2006gy的未知发射谱线与未损失任何电子的中性铁光谱比对过。Anders Jerkstrand等人首度尝试进行这样的比对,最后惊讶地发现那些观测到的未知发射谱线,居然一一与中性铁谱线对上了。更让他们惊讶的是:他们发现要形成这样的谱线,所需铁元素数量非常庞大,至少是1/3倍太阳质量这么多。这个发现直接排除一些有关SN 2006gy的旧有解释理论,例如:有个Ia型超新星刚好位在SN 2006gy后方这样的理论就被摒弃了。

  根据最新理论,SN 2006gy的前身恒星是由一颗与地球差不多大的白矮星,和一颗富含氢元素的大质量恒星所组成的双星系统,两者互绕轨道非常接近,大约仅相当于太阳系的大小。当富氢恒星的内部点燃最后一轮的核融合反应,外层大气包层开始膨胀,白矮星被富氢恒星的包层包围吞噬,逐渐旋落至富氢恒星的核心。当抵达核心时,这颗不稳定的白矮星发生爆炸,形成所谓的Ia型超新星(Type Ia supernova)。超新星爆炸时向外抛出的物质撞击到原本持续向外膨胀的包层,因而造就了SN 2006gy闪瞎人的超高光度。这样的论点将启发天文学家重新检视并建立关于双星系统演化以及白矮星爆发所需必要条件的理论。(编译/台北天文馆张桂兰)

资料来源:瑞典斯德哥尔摩大学