天文学家首次探测到一颗垂死白矮星大爆炸

　　这张图片展示了银河系中一些最古老的恒星——古老的白矮星——由美国宇航局的哈勃太空望远镜拍摄。鸣谢:NASA和H. Richer(不列颠哥伦比亚大学)

　　据斯图尔特·赖德和埃里克·库尔的《对话》：当恒星像我们的孙蝶一样时，它们往往会发出呜咽声而不是巨响——除非它们碰巧是双星系统的一部分，可能会引发超新星爆炸。

　　现在，天文学家首次在4亿多光年外的星系中发现了这种事件的无线电信号。这一发现发表在5月17日的《自然》杂志上，为伴星可能是什么样子提供了诱人的线索。

　　恒星爆炸式死亡

　　当比我们的太阳重八倍的恒星开始耗尽其核心的核燃料时，它们的外层就会爆炸。这一过程产生了被误称为行星状星云的彩色气体云，并留下了被称为白矮星的致密炽热核心。

　　我们的太阳将在大约50亿年后经历这一转变，然后慢慢冷却并消失。然而，如果白矮星以某种方式增加重量，当它的质量超过我们太阳的1.4倍时，自毁机制就会启动。随后的热核爆炸摧毁了恒星，这是一种独特的爆炸，称为Ia型超新星。

　　但是额外的质量是从哪里来的呢？

　　我们过去认为这可能是气体从一颗靠近轨道的较大伴星上剥离下来。但恒星往往是杂乱的食客，会把气体洒得到处都是。超新星爆炸会冲击任何溢出的气体，使其以无线电波长发光。然而，尽管进行了几十年的搜索，射电望远镜从未探测到一颗年轻的Ia型超新星。

　　相反，我们开始认为Ia型超新星一定是成对的白矮星向内螺旋运动，以相对干净的方式融合在一起，没有气体冲击，也没有无线电信号。

　　鸣谢:亚当·马卡连柯/W. M .凯克天文台，作者提供

　　一种罕见的超新星

　　超新星2020eyj于2020年3月23日在夏威夷由望远镜发现。在最初的七周左右，它的表现与其他Ia型超新星几乎一样。

　　但在接下来的五个月里，它的亮度不再减弱。大约在同一时间，它开始显示出异常富含氦的气体特征。我们开始怀疑超新星2020eyj属于Ia型超新星的一个罕见子类，在这种超新星中，冲击波以每秒10，000多公里的速度扫过只能从幸存的伴星外层剥离的气体。

　　为了证实我们的预感，我们决定测试是否有足够的气体被电击产生无线电信号。由于这颗超新星太偏北，无法用Narrabri附近的澳大利亚望远镜紧凑型阵列等望远镜进行观测，我们转而使用遍布英国的射电望远镜阵列，在爆炸约20个月后观测这颗超新星。

　　令我们非常惊讶的是，我们首次在无线电波长上清晰地探测到了一颗“幼年”Ia型超新星，大约五个月后的第二次观测证实了这一点。这是否可能是并非所有Ia型超新星都是由两颗白矮星合并而成的“确凿证据”？

　　耐心是有回报的

　　Ia型超新星更显着的特性之一是，它们似乎都达到了几乎相同的峰值亮度。这与它们在爆炸前都达到了相似的临界质量是一致的。

　　正是这一属性让天文学家布莱恩·施密特(Brian Schmidt)和他的同事们在20世纪90年代末得出了他们获得诺贝尔奖的结论:自大爆炸以来，宇宙的膨胀并没有在重力作用下放缓(正如所有人所预料的那样)，而是由于我们现在所说的暗能量的影响而加速。

　　因此，Ia型超新星是重要的宇宙物体，事实上我们仍然不知道这些恒星爆炸是如何发生的，何时发生的，或者是什么使它们如此一致，这一直是天文学家的担忧。

　　特别是，如果合并的白矮星对的总质量可以达到我们太阳质量的三倍，为什么它们释放的能量都差不多呢？

　　我们的假设(和无线电确认)是，当足够多的氦气从伴星剥离并到达白矮星表面，推动其超过质量极限时，超新星2020eyj发生了，这为这种一致性提供了一个自然的解释。

　　现在的问题是，为什么我们以前没有在任何其他Ia型超新星中看到过这种无线电信号。也许我们在爆炸后试图探测它们太快了，太容易放弃了。或者，也许并不是所有的伴星都富含氦，并大量脱落它们的气体外层。

　　但是正如我们的研究表明的那样，耐心和坚持有时会以我们意想不到的方式获得回报，让我们听到遥远恒星垂死的低语。