超新星爆发波可能影响星系演化

哈勃太空望远镜上的相机拍摄的时间序列图像显示了1987A超新星内部残骸的演变。

哈勃太空望远镜对一颗巨星爆炸后果的观测为我们提供了一个新的视角，让我们得以了解一颗大质量垂死恒星坍塌后的事件。

对邻近星系中这颗众所周知的超新星残骸的研究已经超过10年，但最近的观测可能会收集到关于这些恒星碎片如何帮助塑造星系进化的新知识。

这项由科罗拉多大学博尔德分校天体物理和空间天文学中心研究员Kevin France领导的新闻研究针对1987年首次发现的SN1987A恒星的残骸。

法国说，像这样质量至少是太阳八倍的恒星被认为是“大质量”恒星，它们很快就会走向死亡。由于无法再支撑它们的重量，这些恒星在壮观的超新星爆炸中坍塌，结束了它们的生命。

“这些恒星体积如此之大，以至于它们使用燃料的速度非常快，”法国告诉spacenet。“我们的太阳有几十亿年的寿命，因为它是一颗中等质量的恒星。”

在超新星爆炸中，构成恒星内部及其周围大气的物质被爆炸波喷射到星系中。大量的物质和能量被驱散到所谓的星周环境中。

恒星碎片与星周环境的相互作用形成了一个称为超新星遗迹的系统。通过研究这一过程和辐射的组成，天文学家们继续解开星系进化的线索。

研究排放

France和他的同事利用哈勃望远镜的光谱观测来检查喷出物质的成分，并确定它与星周环境相互作用的速度。

他们发现了大量的重元素，从氧到铁，这些元素是在爆炸中产生的，通过超新星的爆炸波沉积到星系中。

法国说：“我们首次探测到来自高温气体的高度电离氮。”“我们还看到了大量的氢排放。氢是宇宙中最丰富的元素，所以我们看到大量氢排放也就不足为奇了。”

然而，令人惊讶的是，在大约10年的时间里，氢排放量正在变亮。

France解释道：“这种增亮告诉我们，越来越多的排放正在产生，而且越来越强烈。”“但是，它真正做的是告诉我们进入相互作用区的物质数量，在该区域，冲击波与星外物质相互作用。”

在SN1987A的哈勃图像中，看起来像一串珍珠的东西出现在前一颗恒星的周围。这些星周物质的“珍珠”是由恒星爆炸前发出的物质组成的，当时恒星正准备死亡。

法国说，超新星本身的光照亮了珍珠（如超新星的这些图像所示），随着时间的推移，超新星碎片与星周物质相互作用，珍珠最终将在残骸周围形成一个连续的环。

9月3日的《科学》杂志详细报道了这项新研究。

了解SN1987A

SN1987A距离地球约150000光年，位于大麦哲伦星云中狼蛛星云的外围，这是我们银河系的最后一个星系。

引发爆炸的原始恒星的年龄尚不清楚，但估计在500万至1000万年之间。

这颗研究得很好的超新星最初是由一位观测者偶然发现的。

France说：“他拿着望远镜站在外面，抬头看了看大麦哲伦星云，发现那里有一颗新星。”“由于这种情况并非每天都会发生，他们几乎把所有可以转向它的望远镜都转向了它，事实证明，我们实际上从第一天起就捕捉到了其中一颗恒星的爆炸。这真的让我们对阿云超新星遗迹有了前所未有的了解。”

早期的探测使天文学家能够在人类的时间尺度上观察SN1987A的逐年演变，这在天文学中是罕见的。

扩张和反弹

对残骸随时间演变的分析表明，来自超新星的冲击波在再次反弹之前扩展到星周环境中。

France说：“如果你把一串珍珠想象成一团气体，那么把它想象成一道坚固的屏障。”“上一波的物质已经流出，进入这根绳子的内部，然后反弹回来。”

研究人员能够确定，爆炸波中喷出的物质以惊人的速度传播，因为它被向外驱散，大约是光速的4%。

France说：“光的移动速度非常快，所以看到物质以光速的百分之几的速度移动是非常重要的。”

此外，法国表示，超新星对其周围环境的强大而强烈的影响可能会引发更大的宇宙相互作用。

他说：“它们产生了如此多的能量，以至于它们往往会塑造一个星系如何随着时间的推移而进化。”“在一个典型的星系中，没有其他过程能像超新星那样充满活力。如果这些事情发生得足够多，这些可能是决定星系如何进化的重要因素。”