超高光度超新星，是怎么形成的？

自从在本世纪之初发现超高光度超新星以来，就一直困扰着天文学家们。这些闪耀的爆炸展现了恒星爆炸的特征，但它们威力比普通超新星至少强10倍。天文学家援引了巨大恒星的死亡甚至巨大恒星之间的碰撞作为解释。

在现在的《科学》杂志中，Anders Jerkstrand（德国马克斯·普朗克天体物理研究所和瑞典斯德哥尔摩大学）和同事们重新分析了以前的结论，认为这是有史以来最高光度超新星之一，命名为SN 2006gy。

这张哈勃太空望远镜的照片显示了NGC 1260星系中的超高光度超新星SN 2006gy。即使在首次观测到爆炸的6年后，这颗超新星仍保持着闪耀的亮度。

NASA / HST / Fox et al. 2015

他们认为，新的观察结果指向了一个相当简单的解释：爆炸发生在被称为白矮星的恒星从其伴星身上吸收质量的时候。这是小型恒星死亡的一种相对常见的方式，但是在这种情况下，引起的爆炸撞击了环绕白矮星的巨大气体外壳，将其照亮，因此我们可以在2.38亿光年外看到它。

这个设想解释了对该事件的大多数观察结果，包括极端的亮度以及亮度随时间变化的方式。它甚至可以用于解释其他类似的超高光度超新星。但是首先它必须与天文圈的说法做到相符，在天文圈很久以前就排除了低质量恒星可能引起如此光亮爆炸的想法。

一个巨大的前身天体？

在14年前，天文学家在首次发现SN 2006gy比整个银河系都更亮之后，观测结果表明超新星撞击了某种物体-可能是最近喷出的巨大气体外壳。这种互动事件在光谱中留下了痕迹，使该SN 2006gy被贴上了“IIn型”标签-它与其他几个（但不是全部）超发光超新星具有相同的分类。

大多数天文学家对此表示同意。但是首先是什么原因导致超新星诞生的，并且为什么爆炸发生在大量物质喷射之后？

高分辨率图像显示，超新星在恒星形成区域附近消失。结合其他观察结果，这使许多天文学家认为那起源于一颗大质量过早的死亡恒星，并在死亡之前快速而猛烈地燃烧。但是，仍然不清楚巨大气体外壳来自何处。

艺术家对超新星的设想

火中的铁

现在，对以前观测结果的新认识使人们对这颗大质量恒星产生了怀疑。

Jerkstrand和他的同事们开始研究一连串在超新星爆发后仅一年多的时间里发现的光谱中的未知发射线。通过梳理原子谱线列表，Jerkstrand的团队惊讶地发现神秘发射线与中性铁（即保留所有电子的铁）产生的发射线相一致。

Anders jercstrand和他的同事们在SN 2006gy的光谱中追踪到了之前未被确认的发射线，发现了中性铁的存在。红线表示观察到的光谱；黑色曲线表示理论中铁的光谱。

MPA

大质量恒星的核心坍缩通常不会留下很多铁元素。但是Ia型超新星会这样。白矮星是一颗质量较小的恒星的残余物，它吸收过多质量会使其引爆，就会发生爆炸事件。Ia型超新星可以留下约为太阳质量一半左右的铁。（那是非常多数量的铁！）根据SN 2006gy光谱中的铁发射线，Jerkstrand和同事们计算出该爆炸事件至少已经产生了太阳质量三分之一的铁。

但是Ia型超新星并不像SN 2006gy那样明亮。一颗爆炸的白矮星必须将几乎所有的能量转换成辐射才能产生那么亮的光。Jerkstrand解释说，如果爆炸猛烈的撞到比爆炸的白矮星本身还要大得多的外壳中，那就有可能发生。

因此，这有一些来自团队的建议：

当白矮星从巨大的伴星中吸取物质时，两颗恒星呈螺旋状靠近彼此。实际上，它们如此的靠近，以至于它们***享一个***有包层，基本上在它们之间进行气体交换。但是那个包层不稳定。当恒星继续向内旋转时，在恒星核融合并爆炸之前的10到200年，***有包层被喷射出。这种情况说明了物质抛射与超新星本身之间的联系。

死亡召集

但并非所有人都认为这种联系令人信服。

为，白矮星与一颗巨星的核心合并会导致白矮星爆炸。”他补充说，例如当白矮星旋转进入巨大恒星时，掉落在白矮星上的额外物质可能会点燃从表面向内进行的“轻度燃烧”。这样的爆炸可以更受控制。

Jerkstrand和他的同事们承认在模拟中并未对他们的设想进行过太多 探索 。换句话说，白矮星这种情况只在理论家的书本上。

Woosley还指出，根据超新星爆发后很长一段时间所拍摄的光谱，很难精确估计出铁元素的含量。和Woosley一样未参与这项研究的Nathan Smith（亚利桑那大学）也同意铁发射线非常可疑。史密斯解释说：“ SN 2006gy距离宿主星系中活跃的活动星系核仅一角秒，而且在明亮的星系光中看到它，几乎不可能从地面上消失。”史密斯解释说，“在最初报道这些的论文中，看起来很像其中一些未识别的发射线是来自背景恒星光中吸收线的伪影。”

但是，如果铁元素的测量结果出来，这对于了解爆炸发生的原因很重要的。一种通俗的设想，Woosley称之为“我最喜欢的模型之一”是脉动对不稳定性，即一颗质量为100个太阳的恒星爆炸性地喷射出大量的外层包层。Woosley说：“如果有新的铁元素存在，它将否定超新星起源的脉动对不稳定性。”

Jerkstrand的小组描述的设想中也可以适用于其他几种超高光度超新星，但很难让人相信-它们都离得很远，如果铁元素在光谱中留下痕迹，那么这些痕迹是看不见的。

作者: Monica Young

FY: 二珂

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