哈勃搜寻超新星爆发后的孑余恒星

　　原文标题：Search for stellar survivor of a supernova explosion
　　原文作者：朱有花（台湾中央研究院天文物理研究所）；Mathias Jäger
　　来自：欧洲哈勃信息中心； 发表时间：2017.3.30
　　翻译：gohomeman1  审校：数星星的猫（编译版权所有，未经许可请勿转载）
　　2017.3.30：借助美国宇航局（NASA）和欧洲空间局（ESA）合作的哈勃太空望远镜，天文学家观测了大麦哲伦星系（LMC）中的一个超新星爆发遗迹。除了美丽的图像外，哈勃还在遗迹中搜寻爆发后劫后余生的伴星。

　　哈勃拍摄的N103B。大图：30.7MB，版权：NASA、ESA，研究者团队；下同。
　　本图由哈勃第三代广域相机（WFC3）的紫外光学通道（UVIS）拍摄，配色如下：475nm（纳米）的蓝光，配色蓝；555nm的黄绿光，绿；814nm的近红外光，暗红；656nm的氢发射线（H-α），红。N103B就是图中上方的暗红云团，不是中下方整片的红色星云（这些是LMC中的冷氢云，就是H-α线的红色）。
　　一个国际天文学家团队，使用哈勃观测了编号SNR 0509-68.7的Ia类超新星遗迹（I就是罗马数字1），该遗迹也就是大麦哲伦星系（LMC）中的 N103B 星云，离我们仅约16万光年。与其他的超新星遗迹通常为球形相比，N103B呈现明显的椭圆形。天文学家假设，爆发喷出的物质流撞到一片稠密的星际物质云，减缓了速度。根据这个假设，膨胀的气壳在一个方向上是开放的（气壳有个大洞，译注）。
　　N103B相对很近的距离，允许天文学家详尽研究其他星系中同类恒星的整个生命期，甚至有可能揭开萦绕在此类超新星周围的面纱。Ia超新星可预期的最大光度，意味着它们能成为宇宙距离的标准量天尺（标准烛光），从而成为宇宙学研究的标配工具。天文学家猜测Ia超新星发生于密近双星系统中，其中至少一颗子星是白矮星（注1）。

　　PDF插图，钱德拉X线空间望远镜获得的N103B图像（蓝色能量高），图中的1pc=3.26光年。
　　当代主要有两种假说解释Ia超新星的爆发机制。研究像N103B这样的新图像——包括寻找爆发遗迹中的孑余，可帮助天文学家最终确认哪个假说胜出。
　　一个理论假设，双星的两颗子星都是白矮星。当两颗白矮星合并的时候，它们因超过质量极限而爆发为Ia超新星（这样爆发后没有残骸存留，但由于双星系统的质量和各不相同，事实上意味着Ia超新星的最大亮度是不一致的，标准烛光就成问题了，译注）。
　　另一个理论认为，密近双星系统只包含一颗白矮星，另一颗是正常的恒星（通常为主序星）。白矮星从伴星吸积物质，缓慢地增加质量。根据计算机模拟，当质量抵达白矮星的稳定极限时，恒星崩溃坍缩，并引爆整个白矮星的失控核聚变，产生的巨大能量使得整个白矮星彻底炸碎消失。但是在该剧本下，双星系统的正常恒星，至少能以某种方式继续存活下来。可惜到现在为止，已知的Ia超新星遗迹周围，还没有真正确认过一个劫后余生的伴星。

　　PDF插图，超新星遗迹爆发中心附近的候选恒星群。
　　现在，天文学家企图在N103B中寻找这样的孑余恒星。他们在H-α区搜寻——该区域的氢原子被周围恒星或其他来源的紫外辐射高度电离——从而定位超新星爆发的冲击波前锋。他们希望，根据弯曲冲击波前沿推算出爆发的中心点，然后在此附近发现恒星。发现一颗孑余伴星，就意味着两种假说争论的结束（但是，难道不存在两种假说都成立的可能性么，译注）。
　　结果，他们确实在该遗迹中发现了符合要求的候选者——根据恒星光谱型、温度、光度和离爆心的距离的分析结论。这颗恒星的质量约与太阳相当，但包裹在热的物质茧中，看起来这个气体尘埃茧像是超新星爆发前就形成的。
　　虽然这颗恒星看起来是N103B爆发余迹的合理幸存者，但是其地位还有待将来进一步调查和光谱分析的确认；研究仍在进行中。

　　PDF插图，上述恒星群在两个波长上的赫罗图（亮度-颜色图）。其中的star 1离爆心最近，光谱型也最有可能是候选恒星。蓝线是LMC该区域的恒星模型，×号的恒星相对距离远。
　　附注
　　1、白矮星是中等质量恒星演化末期形成的、稠密的小核心。当主序星、红巨星阶段结束，并且外层气壳全部褪尽后的残骸就是白矮星。大约60亿年后，我们的太阳也将变成白矮星。