天文学家捕捉到令人惊叹的超新星遗迹：恒星两次爆炸

这种罕见的超新星爆发源于一颗白矮星从伴星上窃取氦，引发了一次较小的外部爆发，进而引发了内部第二次更大的爆发。这些爆发不仅照亮了宇宙，还有助于测量宇宙的膨胀，甚至形成了我们血液中的铁元素。现在，我们首次获得了这两次恒星死亡的视觉指纹。

这段视频放大了超新星遗迹SNR 0509-67.5，这是一颗因两次爆炸而死亡的恒星的膨胀残骸。该天体位于大麦哲伦星云，距离我们16万光年，这是一个围绕银河系运行的小星系。

天文学家首次捕捉到一颗两次爆炸的恒星。研究人员利用欧洲南方天文台的甚大望远镜，对超新星SNR 0509-67.5的数百年历史的遗迹进行了分析，从而发现了清晰的模式表明该恒星曾发生过两次独立的爆炸。这项于今日发表的发现，为我们目前对宇宙中一些最强烈爆炸的认知增添了戏剧性的转折。

大多数超新星爆发都标志着巨大恒星的剧烈死亡，但这个故事涉及一个更不起眼的“罪魁祸首”：一颗白矮星。这些地球大小的恒星余烬——像太阳这样的恒星耗尽燃料后留下的物质——可以引发一种特殊的爆发，被称为Ia型超新星。

这张照片由欧洲南方天文台（ESO）的甚大望远镜（VLT）拍摄，展现了超新星遗迹SNR 0509-67.5。这是数百年前一颗恒星在两次爆炸中爆炸后不断膨胀的残骸——这是恒星可能在两次爆炸中消亡的第一个摄影证据。图片来源：ESO/P. Das 等人。背景恒星（哈勃）：K. Noll 等人。

“白矮星的爆炸在天文学中扮演着至关重要的角色，”澳大利亚堪培拉新南威尔士大学的博士生普里亚姆·达斯（Priyam Das）说道。他领导了今天发表在《自然·天文学》杂志上的关于SNR 0509-67.5的研究。我们对宇宙如何膨胀的大部分认知都依赖于Ia型超新星，它们也是地球上铁元素（包括我们血液中的铁元素）的主要来源。“然而，尽管它们非常重要，但触发它们爆炸的确切机制这一长期存在的谜团仍然悬而未决，”他补充道。

白矮星爆炸之谜

所有解释Ia型超新星的模型都始于一对恒星中的一颗白矮星。如果这颗白矮星的轨道足够靠近这对恒星中的另一颗恒星，它就能从伴星上窃取物质。在Ia型超新星最成熟的理论中，白矮星会从伴星上积累物质，直到达到临界质量，然后发生一次爆炸。然而，最近的研究暗示，至少部分Ia型超新星可以用恒星达到临界质量之前发生的两次爆炸来更好地解释。

这幅艺术家绘制的超新星遗迹SNR 0509-67.5的示意图。欧洲南方天文台（ESO）甚大望远镜（VLT）的观测表明，这些是数百年前因双重爆炸而死亡的恒星的膨胀残骸。图片来源：ESO/M. Kornmesser

如今，天文学家捕捉到一张新图像，证实了他们的猜测：至少部分Ia型超新星是通过“双重爆炸”机制爆发的。在这种替代模型中，白矮星在其周围形成一层被“偷来的”氦气覆盖层，该氦气层会变得不稳定并燃烧。第一次爆炸产生的冲击波绕过白矮星并向内传播，引发恒星核心的第二次爆炸，最终形成超新星。

迄今为止，尚无清晰的视觉证据表明白矮星经历了双重爆炸。最近，天文学家预测，这一过程将在超新星仍在发光的遗骸中留下独特的图案或痕迹，在初次爆炸后很长时间内仍可见。研究表明，此类超新星的遗骸可能包含两个独立的钙壳层。

这幅图像显示了超新星遗迹SNR 0509-67.5中钙的分布情况。这些数据是由欧洲南方天文台（ESO）甚大望远镜（VLT）上的多单元光谱探测器（MUSE）捕获的。叠加的曲线勾勒出两个同心的钙壳层，它们是几百年前这颗恒星死亡时在两次不同的爆炸中喷出的。图片来源：ESO/P. Das et al.

发现钙壳指纹

如今，天文学家在一颗超新星的遗迹中发现了这种“指纹”。领导此次观测的伊沃·塞滕扎尔 (Ivo Seitenzahl) 在研究进行时就职于德国海德堡理论研究所，他表示，这些结果“清楚地表明，白矮星在达到著名的钱德拉塞卡质量极限之前就能爆炸，‘双爆’机制在自然界中确实会发生。” 研究团队利用欧洲南方天文台甚大望远镜 (VLT) 上的多单元光谱探测器 ( MUSE )观测超新星遗迹 SNR 0509-67.5，探测到了这些钙层（图中蓝色部分） 。这有力地证明，Ia 型超新星可以在其母体白矮星达到临界质量之前发生。

这幅图像标记了超新星遗迹SNR 0509-67.5在天空中的位置，SNR 0509-67.5是一颗两次爆炸后不断膨胀的恒星壳。它位于距离我们16万光年的大麦哲伦星云中，这是一个围绕我们银河系运行的小星系。插图展示了ESO甚大望远镜（VLT）的最新观测结果，表明这颗原始恒星在两次爆炸中消亡。主图展示了这些观测中使用的VLT单元望远镜。图片来源：ESO/插图：P. Das等人，背景恒星（哈勃）：K. Noll等人。

Ia型超新星是我们理解宇宙的关键。它们的行为非常一致，而且无论距离多远，其亮度都可预测，这有助于天文学家测量太空距离。天文学家利用它们作为宇宙的卷尺，发现了宇宙的加速膨胀，这一发现获得了2011年诺贝尔物理学奖。研究它们的爆炸方式有助于我们理解它们为何拥有如此可预测的亮度。

这段动画展示了超新星遗迹SNR 0509-67.5，它是一颗因两次爆炸而死亡的恒星的残留物。这两次爆炸在恒星周围膨胀的物质中留下了特征性的层状结构。动画的最后，我们展示了一张用欧洲南方天文台（ESO）甚大望远镜（VLT）拍摄的真实图像，该望远镜以不同的颜色显示不同的化学元素。图中有两个同心的钙壳，图中显示为蓝色，这是该恒星因两次爆炸而走向终结的明显迹象。图片来源：ESO/M. Kornmesser/P. Das 等人。背景恒星，最终图像（哈勃）：K. Noll 等人。

达斯研究这些爆炸还有另一个动机。“这双重爆炸的确凿证据不仅有助于解开一个长期存在的谜团，而且还提供了一场视觉盛宴，”他说道，并描述了超新星所创造的“美丽的分层结构”。对他来说，“揭示如此壮观的宇宙爆炸的内部运作机制，意义非凡。”

编译自/scitechdaily