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新技术提供了一种清晰而快速的超新星遗迹分类方法

通过观察超新星遗迹核心中铁原子的特定X射线发射,天文学家开发出了一种新技术,为超新星遗迹提供了清晰快速的分类方法。 /

一个由天文学家组成的国际天文团队利用日本领先的朱雀X射线天文台的数据开发了一种分析超新星遗迹的强大技术,当恒星爆炸时留下的碎片不断膨胀。该方法为科学家提供了一种快速识别爆炸类型的方法,并提供了在星体破坏前围绕周围环境的见解。

美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家,负责研究马里兰州格林贝尔特的太空飞行中心的首席研究员山口宏说:“超新星用残留的X射线证据来揭示爆炸的本质及其周围环境。 “感谢朱雀,我们现在正在学习如何解释这些信号。”

该技术涉及观察超新星遗迹核心中铁原子的特定X射线辐射。即使在数千年后,这些原子仍然非常热,剥离了地球上正常条件下伴随铁原子的26个电子中的大部分。金属形成于破碎星星的中心,直至其能量生命的终点和爆炸性灭亡,这使得它成为恒星死亡的关键目击者。

“由于朱雀对铁发射线的敏感度高于任何其他X射线任务,因此它是探测这些能量的超新星遗迹的理想工具,”戈达德X射线天体物理实验室主任兼该研究成员罗伯特佩特雷说。球队。 2005年,朱雀被发射到地球轨道,这是日本一系列的X射线天文卫星中的第五个。它由美国和日本合作开发和运营。

天文学家估计,在我们的星系银河系中,超新星会在一个世纪发生一次或两次。每次爆轰波和一层热的恒星碎片迅速膨胀,远离爆炸,产生超新星遗迹,可以检测到数万年。随着时间的推移,随着时间的推移,云与星际气体混合并最终变得难以区分。

根据触发事件,超新星分为两大类。那些被称为核心坍塌超新星的星体发生在出生时,太阳质量超过8倍的恒星发生终末能源危机,在自身体重下崩溃并爆炸。

另一种叫做Ia型超新星的变种涉及白矮星的完全破坏,这是由太阳等恒星产生的紧凑残余物。尽管它们自己稳定,但白矮星在与二元系统中的其他物体配对时可能会发生失控的热核爆炸。这种情况发生时要么与白矮星伴侣合并,要么与正常恒星合作,通过从其配偶中窃取气体,直至矮人的质量接近稳定极限。

Ia型超新星非常明亮,可以在整个可观测宇宙中检测到。而且,这些恒星炸弹释放出非常相似的能量,这为其他距离测量提供了有价值的检查。例如,对Ia型超新星的研究让天文学家发现我们宇宙的扩张正在加速。

“在研究超新星遗迹时,我们面临的主要挑战之一是,随着它们扩展到太空并与星际气体混合,关于爆炸的关键信息变得越来越稀薄,难以衡量,”匹兹堡大学的团队成员Carles Badenes说。宾夕法尼亚州。 “有时,甚至超新星遗迹的最基本属性 - 无论是来自Ia型还是核心坍塌爆炸 - 都可能引起争议。”

研究人员利用朱雀研究铁原子的X射线辐射,发现了一种区分超新星类型的新方法。在研究了银河系和附近卫星星系称为大麦哲伦云的23个着名超新星遗迹后,他们确定了所产生的所谓铁K-α谱线的峰值X射线发射的清晰模式当电子下降到K壳时,铁原子中的能量水平较低。

就此而言,核心坍缩超新星所产生的残余物比Ia型超新星具有明显更高的铁温度,其峰值能量约为6,550电子伏特时具有明显的分界线。 (为了比较,可见光的能量大约在2到3个电子伏特之间。)比这更热,剩余物是由核心崩溃的超新星形成的;冷却器,它是由Ia型爆炸。该技术为分类超新星遗迹提供了一种清晰而快速的手段。

作者在4月20日发表的“天体物理学期刊”中写道,作者用一颗恒星的爆炸前环境解释了这种分歧。恒星在其能量生命的生命中产生气体外流 - 称为恒星风 - 最强大的恒星创造了最强的气体。当这样一颗恒星爆炸时,它的膨胀碎片与之前的流出物相互作用,达到更高的温度,并将残留物与更高度离子化的铁原子印记在一起。产生白矮星的质量较小的恒星具有较小的恒星风,所以Ia型超新星爆炸成更清洁的环境。通过与较少的周缘材料相互作用,Ia型残留物不会升温太多,因此含有较冷的较少离子化的铁原子。

超新星遗迹因此保留了他们周围环境的记忆,使天文学家能够将核心坍缩超新星的爆炸前环境探测到几光年。通过允许天文学家测量Ia和核心塌缩超新星周围的星周物质的数量,这项新技术将帮助研究人员缩小导致每颗恒星破坏的特定情景,这些知识将有助于测试和改进他们对恒星演化过程的理解。

科学家们写道,这种新方法的全部潜力将通过预计即将到来的X射线任务的更高质量数据样本实现,例如预计于2015年底发射的Astro-H。研究大样本X射线在附近星系发射超新星残余物将大大增加我们对两类恒星爆炸的理解。

出版物:Hiroya Yamaguchi等人,“用铁K壳发射判别祖先类型的超新星遗迹”,2014年,ApJ,785,L27; DOI:10.1088 / 2041-8205 / 785/2 / L27

PDF研究的副本:用铁K壳发射判别祖先类型的超新星遗迹

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心弗朗西斯雷迪

图片:美国宇航局戈达德太空飞行中心