4月26日，美國錢德拉（Chandra）X射線天文臺(tái)科學(xué)中心以“NASA’s Chandra Finds New Evidence on Origin of Supernovas”(美國航空航天局的錢德拉X射線天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)超新星起源的新證據(jù))為題發(fā)布新聞，報(bào)道高能所與美國麻省大學(xué)等單位合作，利用美國錢德拉X射線天文臺(tái)觀測數(shù)據(jù)完成的一項(xiàng)有關(guān)Ia型超新星爆發(fā)的研究成果。
Ia型超新星是一類特別的天體，具有一致的峰值光度，被作為標(biāo)準(zhǔn)燭光廣泛應(yīng)用于宇宙學(xué)距離測定之中，對(duì)Ia型超新星的觀測直接導(dǎo)致了宇宙加速膨脹和暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。但是，Ia型超新星的前身星性質(zhì)和爆發(fā)機(jī)制仍不清楚。目前主要的Ia型超新星爆發(fā)模型有兩類，即單簡併模型和雙簡併模型。在單簡併模型中，一顆白矮星（簡併星）和一個(gè)正常恒星組成雙星系統(tǒng)，白矮星從正常恒星吸積物質(zhì)，超過白矮星的質(zhì)量上限(1.4倍太陽質(zhì)量)，發(fā)生塌縮和熱核聚變，導(dǎo)致超新星爆發(fā)，而正常恒星則會(huì)存活下來。雙簡併模型則是兩顆白矮星并合，發(fā)生超新星爆發(fā)，不再有星體遺存。由于在單簡併模型中，白矮星爆發(fā)時(shí)的質(zhì)量在1.4倍太陽質(zhì)量附近，可以很好地解釋Ia超新星爆發(fā)時(shí)相同的峰值光度，因此是最廣為接受的Ia超新星模型。但是，觀測方面的證據(jù)還非常缺乏，人們更不清楚在Ia超新星爆發(fā)之前雙星系統(tǒng)的參數(shù)和物理狀態(tài)。
公元1572年，丹麥著名天文學(xué)家第谷(Tycho Brahe)觀測到一顆超新星爆發(fā)，多方面的研究表明，這是一顆典型的Ia型超新星。高能所盧方軍與美國麻省大學(xué)天文系王青德（Q. Daniel Wang）等人合作，通過分析Chandra X射線天文臺(tái)對(duì)第谷超新星遺跡的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在該遺跡中存在一個(gè)特別的X射線圓?。ㄒ妶D1），經(jīng)過與其他波段觀測結(jié)果的比較分析，他們認(rèn)為該圓弧很可能起源于超新星爆發(fā)的過程中被爆炸拋射物剝離的伴星外層大氣。在圓弧以外，還存在一個(gè)白矮星爆炸拋射物缺失的區(qū)域，正好對(duì)應(yīng)著伴星對(duì)爆炸拋射物的阻擋和減速。以上圖像曾被眾多有關(guān)Ia型超新星的理論和數(shù)值模擬研究所預(yù)言，但這是首個(gè)觀測證據(jù)。
根據(jù)X射線圓弧的位置，以及早先人們對(duì)伴星候選體的觀測，盧方軍等進(jìn)一步推導(dǎo)出第谷超新星前身星的雙星軌道周期約5天、半徑約1千萬公里，伴星在爆發(fā)中被剝離了約千分之二個(gè)太陽質(zhì)量的外層大氣，同時(shí)伴星本體獲得了約40公里/秒的加速。圖2給出了超新星前身星系統(tǒng)及爆炸后伴星和被剝離外層大氣的運(yùn)動(dòng)示意圖。
此項(xiàng)成果將發(fā)表在5月1日出版的美國天體物理雜志上。錢德拉X射線天文臺(tái)是世界上最先進(jìn)的X射線太空望遠(yuǎn)鏡之一。錢德拉科學(xué)中心現(xiàn)在每年選擇十幾項(xiàng)與該衛(wèi)星相關(guān)的重要科學(xué)成果進(jìn)行新聞發(fā)布。相關(guān)新聞鏈接是：
http://chandra.harvard.edu/press/11_releases/press_042611.html
圖1: 第谷超新星遺跡的X射線輻射合成圖像，其中藍(lán)色為高能量的非熱X射線輻射，代表著超新星爆發(fā)與周圍物質(zhì)的相互作用區(qū)。黃綠色的是高溫的爆炸拋射物發(fā)出的熱輻射。
圖2：第谷超新星的前身星系統(tǒng)及爆發(fā)后伴星本體和被剝離外層大氣的運(yùn)動(dòng)。
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