十年来最接近的超新星揭示爆炸恒星演化

作者:小菜 更新时间:2024-12-24 点击数:
简介:2023年5月21日,在超新星2023ixf的光到达地球四天后,风车星系,或称梅西耶101。

鸣谢:uux.cn/史蒂文·贝拉维亚据加州大学伯克利分校(罗伯特·桑德斯):亚历克斯·菲利彭科是那种会带着望远镜去派对的人。

一如既往,在今年5月18日的一场晚会上,他用星团和彩色星系的图像——包括引人注目的螺旋风车星系——让主人惊叹不已,并拍下了每一张望远镜照片。

【菜科解读】

2023年5月21日,在超新星2023ixf的光到达地球四天后,风车星系,或称梅西耶101。

鸣谢:uux.cn/史蒂文·贝拉维亚据加州大学伯克利分校(罗伯特·桑德斯):亚历克斯·菲利彭科是那种会带着望远镜去派对的人。

十年来最接近的超新星揭示爆炸恒星如何演化

一如既往,在今年5月18日的一场晚会上,他用星团和彩色星系的图像——包括引人注目的螺旋风车星系——让主人惊叹不已,并拍下了每一张望远镜照片。

直到第二天下午晚些时候,他才得知在风车星系刚刚发现了一颗明亮的超新星。

你瞧,他也在前一天晚上11点捕捉到了它——在5月19日日本业余天文学家板垣幸一发现爆炸前11个半小时。

几个小时后,加州大学伯克利分校的天文学教授菲利彭科、研究生谢尔盖·瓦西里耶夫和博士后杨熠在汉密尔顿山的加州大学利克天文台推出了他们计划的观测结果,以专注于这颗爆炸的恒星,这颗恒星被命名为SN 2023ixf。

他们和其他数百名天文学家渴望观察自2014年以来距离地球仅2100万光年的最近的超新星。

这些观测是有史以来对超新星偏振光的最早测量,更清楚地显示了恒星爆炸的演变形状。

来自遥远光源 如超新星的光的偏振提供了关于发光物体几何形状的最佳信息,即使对于无法空间分辨的事件也是如此。

一些恒星在爆炸前会经历波动——间歇性的行为会温和地喷射出一些物质——因此当超新星爆炸时,冲击波或紫外线辐射会导致物质发光,Fipppenko说。

光谱偏振测定法最酷的一点是,我们得到了星周物质形状和范围的一些指示。

光谱偏振数据讲述了一个故事,与当前关于一颗比我们的太阳大10至20倍的红色超巨星最后几年的场景一致:爆炸的能量照亮了恒星在过去几年中释放的气体云;然后喷出物穿过这种气体,最初垂直于星周物质的主体;最后,喷出物吞没了周围的气体,演变成快速膨胀但对称的碎片云。

爆炸是一种II型超新星,由一颗大质量恒星的铁芯坍塌产生,可能留下了一颗致密的中子星或黑洞。

这种超新星被用作可校准的蜡烛来测量到遥远星系的距离和绘制宇宙地图。

由加州大学伯克利分校天文学副教授Ryan Chornock领导的另一组天文学家使用Lick天文台的同一台望远镜收集了光谱数据。

研究生Wynn Jacobson-Galán和Raffaella Margutti教授分析了这些数据,以重建这颗恒星爆炸前和爆炸后的历史,并发现了它在坍缩和爆炸前三到六年释放气体的证据。

爆炸前释放或喷出的气体量可能占其总质量的5%,足以形成一团致密的物质云,超新星爆发物必须穿过这些物质云。

雅各布森-加兰说:我认为这颗超新星将使我们许多人更加详细地思考整个红巨星群体的微妙之处,这些红巨星在爆炸前失去了大量物质,并挑战我们关于质量损失的假设。

这是一个完美的实验室,可以更详细地了解这些爆炸的几何形状和质量损失的几何形状,这是我们已经感到无知的东西。

Vasylyev说,对II型超新星如何演变的进一步了解有助于改进它们在膨胀的宇宙中作为距离测量的用途。

描述这些观察的两篇论文已经被《天体物理学杂志快报》接受发表。

Margutti和Chornock是这两篇论文的合著者,这两篇论文目前可在arXiv预印本服务器上获得。

迄今为止研究最多的超新星之一在超新星的光到达地球后的三个多月里,大约有36篇关于它的论文被提交或发表,随着来自爆炸的光继续到达和各种望远镜的观察结果被分析,更多的论文将会出现。

十年来最接近的超新星揭示爆炸恒星如何演化

在II型超新星的世界里,从硬X射线到软X射线到紫外线,基本上每个波长都被探测到是非常罕见的。

到光学,近红外,无线电,毫米。

所以这真是一个难得的机会,伯克利物理学和天文学教授Margutti说。

这些文件是一个故事的开始,第一章。

现在我们正在书写那颗星星的故事的其他篇章。

这里的大问题是,我们想把一颗恒星的生存方式和死亡方式联系起来,Chornock说。

鉴于这一事件的接近性,它将允许我们挑战我们在研究大多数其他超新星时必须做出的简化假设。

我们有如此丰富的细节,我们必须找出如何将它们结合起来,以了解这个特定的物体,然后这将为我们了解更广阔的宇宙提供信息。

位于圣何塞附近的汉密尔顿山顶上的利克天文台的望远镜对于天文学家们收集这颗超新星的完整图像至关重要。

Shane 120英寸望远镜上的Kast光谱仪能够从普通光谱仪快速切换到光谱偏振仪,这使得Vasylyev和Fipppenko能够获得光谱及其偏振的测量结果。

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由Jacobson-Galán、Chornock和Margutti领导的小组使用了40英寸镍望远镜上的Kast摄谱仪和光度计,光度测量 亮度测量也是通过年轻超新星实验合作组织从夏威夷的Pan-STARRS望远镜进行的。

物体发出的光的偏振,即电磁波电场的方向,携带着关于物体形状的信息。

例如,来自球对称云的光将不会偏振,因为电场对称地抵消了。

然而,细长物体发出的光会产生非零偏振。

虽然对超新星的偏振测量已经进行了三十多年,但很少有人离得足够近——因此也足够亮——来进行这种测量。

没有其他超新星像SN 2023ixf那样在爆炸后1.4天被观测到。

这些观察产生了一些惊喜。

最令人兴奋的是,这颗超新星在早期显示出非常高的连续极化,接近1%,Vasylyev说。

"这听起来像是一个小数字,但实际上这是对球对称的巨大偏离."根据偏振强度和方向的变化,研究人员能够确定爆炸恒星演化的三个不同阶段。

爆炸后的一至三天,光线主要来自星周介质,可能是一个物质圆盘或恒星早期释放的不平衡气体团。

这是由于爆炸产生的紫外线和X射线电离了周围的气体,以及恒星物质穿过气体,这就是所谓的冲击电离。

早些时候,我们说我们看到的大多数光来自某种非球形的星周介质,它被限制在大约30 A.U .,杨说。

十年来最接近的超新星揭示爆炸恒星如何演化

地球和太阳之间的平均距离是9300万英里,这是一个天文单位。

在第3.5天,极化迅速下降了一半,然后一天后移动了近70度,这意味着爆炸的几何形状发生了突变。

他们将爆炸后4.6天的这一时刻解释为爆炸恒星的喷出物从致密的星周物质中爆发的时间。

本质上,它吞没了星周物质,你得到了这种花生状的几何结构,瓦西里耶夫说。

直觉告诉我们,赤道平面上的物质密度更大,喷出物的速度会变慢,阻力最小的路径将会朝向环星物质较少的轴。

这就是为什么你得到这个花生形状与它爆炸的优先轴对齐。

在爆炸后的第5天到第14天,偏振保持不变,这意味着膨胀的喷出物淹没了周围气体最稠密的区域,使得喷出物的发射超过了冲击电离产生的光。

冲击电离Jacobson-Galán说,光谱演化大致符合这种情况。

他和他的团队在爆炸后大约一天看到了恒星周围气体的排放,可能是由于喷出物猛烈撞击星周介质并产生电离辐射导致周围气体发光。

对这种冲击电离产生的光的光谱测量显示了氢、氦、碳和氮的发射线,这是核心坍缩超新星的典型特征。

激波电离产生的发射持续了大约8天,之后有所减少,这表明激波已经移动到一个密度较低的空间区域,几乎没有气体电离并重新发射,这与Vasylyev和Fipppenko观察到的情况类似。

Margutti指出,其他天文学家已经查看了风车星系的档案图像,发现在爆炸前的几年中,有几次祖星变亮,这表明红巨星反复释放气体。

这与她的小组观察到的爆炸喷出物穿过这种气体是一致的,尽管他们估计的密度比爆炸前波动所暗示的密度小1000倍。

对其他观察结果的分析,包括X射线测量,可以解决这个问题。

这是一个非常特殊的情况,我们知道祖细胞以前在做什么,因为我们看到它在缓慢振荡,我们已经准备好所有的探针,试图重建星周介质的几何结构,她说。

我们知道它不可能是球形的。

通过将辐射X射线与Wynn发现的以及Sergiy和Alex发现的放在一起,我们将能够对爆炸有一个完整的了解。

天文学家感谢众多研究人员和学生的帮助,他们放弃了在Lick的观测时间,使团队能够专注于SN 2023ixf,并感谢加州大学伯克利分校天文学副专家Thomas Brink的观测协助。

Fipppenko用Unistellar eVscope拍摄了SN 2023ixf的早期照片,这在业余爱好者中很受欢迎,因为望远镜减少了背景光,因此允许在城市等光污染严重的地区进行夜间观察。

他和其他123名天文学家——大部分是业余爱好者——使用Unistellar望远镜,最近发表了他们对这颗超新星的早期观察。

这个偶然的观察是在天文学领域进行公共宣传时获得的,它表明这颗恒星的爆炸时间比板垣发现它的时间要早得多,他说,并开玩笑地补充道,我应该立即检查我的数据。

世界最神秘十大未解之谜:生命的基石可以在年轻恒星周围迅速形成

据美国太空网(Robert Lea):长期以来,科学家们一直在质疑,生命所需的复杂分子是如何在太阳年轻时的动荡和暴力环境中形成的。

理论上,一种名为球粒陨石的陨石家族为地球提供了适合生命的物质。

但问题是,首先是如何将含有碳、氮和氧等元素的复杂有机分子密封在这些陨石中的?新的研究表明,这些大分子(生命的基本组成部分)形成的热点可能是婴儿恒星周围旋转物质盘中的所谓尘埃陷阱。

在这里,来自中心年轻恒星的强烈星光可以在短短几十年内照射积累的冰和尘埃,形成含碳大分子,这是相对快速的。

这意味着当较大的星子形成行星时,大分子可能已经存在,或者它们可能以小鹅卵石的形式密封在小行星中。

这些小行星可能会在太空中反复碰撞而破裂,形成更小的天体。

其中一些可能以陨石的形式到达地球。

含有复杂分子的冰粒子的图示(图片uux.cn/ESO/L.Cal ada)伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室的团队成员Paola Pinilla告诉Space.com:在行星可能需要容纳生命的大分子物质的形成中,发现集尘器的新的关键作用是令人难以置信的。

集尘器是尘粒生长为鹅卵石和星子的有利区域,而鹅卵石和星子子是行星的组成部分。

Pinilla解释说,在这些区域,非常小的粒子可以通过持续的破坏性碰撞不断地被重建和补充。

这些微小的微米级颗粒可以很容易地被提升到围绕婴儿恒星的扁平恒星形成物质云的上层,称为原行星盘。

Pinilla说,一旦到达这里,这些粒子就可以从它们的婴儿恒星接收适量的辐射,从而有效地将这些微小的冰粒子转化为复杂的大分子物质。

在实验室里复制太阳系的早期像太阳这样的恒星是在巨大的星际气体和尘埃云中形成过度密集斑块时诞生的。

首先成为原恒星,婴儿恒星体从其诞生云的剩余部分收集物质,堆积在其核心中引发氢与氦核聚变所需的质量上。

这是定义恒星主序星寿命的过程,对于围绕太阳质量的恒星来说,这一寿命将持续约100亿年。

这颗年轻的恒星被一个原行星盘包围着,原行星盘是在它的创造和提升到主序星过程中没有被消耗的物质。

顾名思义,植物是从这种物质和圆盘内形成的,但它也解释了彗星和小行星的起源。

我们的太阳系大约在45亿年前经历了这个创造过程。

之前在地球实验室进行的研究表明,当这些原行星盘受到星光照射时,它们内部可以形成数百个原子的复杂分子。

这些分子主要由碳构成,类似于黑烟或石墨烯。

围绕婴儿恒星PDS 70的原行星盘至少有两颗正在形成的行星。

(图片uux.cn/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty等人)尘埃阱是原行星盘中的高压位置,分子的运动在这里减慢,尘埃和冰粒可以积聚。

这些区域的较慢速度可以使颗粒生长,并在很大程度上避免导致碎片化的碰撞。

这意味着它们可能对行星的形成至关重要。

该团队想知道星光给这些区域带来的辐射是否会导致复杂的大分子形成,并使用计算机建模来测试这一想法。

该模型基于阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)收集的观测数据,该阵列由智利北部的66台射电望远镜组成。

莱顿大学的团队成员Nienke van der Marel说:我们的研究是天体化学、ALMA观测、实验室工作、尘埃演化和太阳系陨石研究的独特结合。

我们现在可以使用基于观测的模型来解释大分子是如何形成的,这真的非常酷。

该模型向团队透露,在除尘器中创建大分子是一个可行的想法。

伯尔尼大学的团队负责人Niels Ligterink说:当然,我们原本希望得到这样的结果,但令人惊讶的是,结果如此明显。

我希望同事们能更多地关注重辐射对复杂化学过程的影响。

大多数研究人员专注于几十个原子大小的相对较小的有机分子,而球粒陨石大多含有大分子。

在不久的将来,我们期待着使用阿塔卡马大型毫米阵列(ALMA)等强大的望远镜进行更多的实验室实验和观测来测试这些模型,Pinilla总结道。

该团队的研究于周二(7月30日)发表在《自然天文学》杂志上。

未解之谜:宇宙中最危险的星球?宇宙中最危险的星球有哪些

1、宇宙中的星球,最恐怖的是什么?2、为什么说金星是太阳系中最可怕的行星?3、宇宙中最吓人的星球4、宇宙中恐怖的星球是什么星球5、在未知的宇宙中,有哪些非常恐怖的星球?宇宙中的星球,最恐怖的是什么?1、宇宙中最恐怖的星球海卫星,海王星最大的卫星之一,海卫一,是全太阳系中最寒冷的星球,低温达华氏-460度,这种低温甚至会让原子停止运动。

2、宇宙中十大最恐怖星球 钻石行星 一颗填满钻石行星可能听起来相当奢华,但是要知道科学家认为富碳恒星系统是极其不利于生命的存在,因为氧无法参与水分子的形成。

3、第二个最恐怖天体应该是黑洞, 黑洞是由八倍以上太阳大的恒星,其内部的核聚变完成后,才能产生巨大的引力,依靠巨大的引力,把它周围的小行星、彗星、星云,甚至行星恒星都收入囊中,来壮大自己。

4、下面就和大家一起聊聊在宇宙中有哪些不适宜人类移居的恐怖星球。

5、这次咱们说说宇宙中最恐怖的星球。

科学家发现一颗叫做TrES-2b的系外行星,它距离太阳系750光年,这颗星球拥有恐怖的根源,就是黑暗。

北落师门b,是颗僵尸行星。

为什么说金星是太阳系中最可怕的行星?1、金星最危险。

金星环境非常恶劣。

金星是八大行星中离太阳最近的行星。

它的表面温度非常高,是八大行星中最高的。

当天气最热的时候,温度会更快达到500度,这500度会持续很长时间,因为金星自转非常慢。

2、更令人气愤的是,金星是太阳系八大行星中唯一逆转的行星,也就是说,在金星上,太阳是从西边升起,从东方落下。

3、应该是金星。

金星是一颗类地行星,因为其质量与地球类似,体积是地球的88%,质量为地球的82%,有时也被人们叫做地球的姐妹星。

金星也是太阳系中唯一一颗没有磁场的行星。

但金星的表面环境极其恶劣。

4、其次就是金星的自转和公转也是一大谜团,我们常说太阳从东方升起西方落下,这个规律在太阳系其它六大行星中都适用,可唯独金星是反的,在金星上太阳是从西方升起,东方降落。

5、木卫一:你会被熔融海和辐射蒸发掉。

木卫一是木星最大的卫星,也是整个太阳系中最活耀的火山群,整颗星球都被不断射出岩浆的熔融覆盖,最高可以喷至200里的高空。

木卫二:你会被盐水活活冻死。

6、金星:金星虽然离太阳稍远,但由于它有以CO2。

为主要成分的浓密大气层,温室效应使它的表面温度高达470℃,大气压力是地球的90倍。

宇宙中最吓人的星球1、木星:你会被压力压爆,外加被暴风电死。

宇宙中最恐怖的星球木星,如果你决定去木星旅游,你会立马被全太阳系最巨大的压力压到内爆,外加被大气层里的数百个风暴给电死。

海王星:你会到处飞的被碎冰打死。

2、最可怕的星球1 第一个、GLIESE-581c行星,这颗行星和地球高度相似,科学家们认为它的存在可能会让人类的文明面临挑战。

3、宇宙中十大最恐怖星球 钻石行星 一颗填满钻石行星可能听起来相当奢华,但是要知道科学家认为富碳恒星系统是极其不利于生命的存在,因为氧无法参与水分子的形成。

4、TrEs-2b 行星 科学家发现一颗叫做TrES-2b的系外行星,它被称为迄今观测到的最黑暗行星,其表面一片漆黑,几乎不反射任何光线,甚至比煤炭还要黑。

这颗行星的表面被恒星烘烤着,温度可达到980摄氏度。

宇宙中恐怖的星球是什么星球木星:你会被压力压爆,外加被暴风电死。

宇宙中最恐怖的星球木星,如果你决定去木星旅游,你会立马被全太阳系最巨大的压力压到内爆,外加被大气层里的数百个风暴给电死。

十大恐怖行星分别是:钻石行星、CoRoT-2a行星、僵尸行星、系外行星TrES-2b、地狱行星、Keplerb、55巨蟹座ê、HD209458b、Gpese 1214b、HD189733b。

钻石行星 钻石行星看上去表面散布钻石,实际上为岩石行星。

开普勒-78b 开普勒-78b是一个与地球极为相似的星球,在最早发现的时候,还有科学家觉得这极有可能是第二颗地球,可是再后来的观测中才发现开普勒-78b简直是宇宙中最恐怖的星球了。

黑洞,中子星或白矮星。

黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。

黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。

宇宙最恐怖的星球1 太阳:你会被一棵巨大火球燃烧殆尽。

虽然太阳是我们能够生活在地球的关键,但它也是太空中的一个巨型核爆,能够毁灭所有物种。

太阳温度达华氏1万度 约摄氏5537度,重量相当于33万个地球。

#p#分页标题#e#宇宙中最恐怖的星球 宇宙中最恐怖的星球外星人都敬三分就是金星,金星是太阳系中的一颗古怪的行星,虽然金星与地球有许多相似之处,但这两颗星球却走向了不同的演化方向。

在未知的宇宙中,有哪些非常恐怖的星球?1、十大恐怖行星分别是:钻石行星、CoRoT-2a行星、僵尸行星、系外行星TrES-2b、地狱行星、Keplerb、55巨蟹座ê、HD209458b、Gpese 1214b、HD189733b。

钻石行星 钻石行星看上去表面散布钻石,实际上为岩石行星。

2、宇宙中十大最恐怖星球 钻石行星 一颗填满钻石行星可能听起来相当奢华,但是要知道科学家认为富碳恒星系统是极其不利于生命的存在,因为氧无法参与水分子的形成。

3、宇宙中太阳、木卫木卫土卫木星等等,都是比较恐怖,可以释放巨大的能量。

详细内容 01 太阳:你会被一棵巨大火球燃烧殆尽。

太阳是我们能够生活在地球的关键,但它也是太空中的一个巨型核爆,能够毁灭所有物种。

4、宇宙中恐怖的星球是什么星球1 太阳:你会被一棵巨大火球燃烧殆尽。

虽然太阳是我们能够生活在地球的关键,但它也是太空中的一个巨型核爆,能够毁灭所有物种。

太阳温度达华氏1万度 约摄氏5537度,重量相当于33万个地球。

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