泪滴星揭示隐藏的超新星毁灭


艺术家对距今约3000万年后HD265435系统的印象,较小的白矮星将热的次矮星扭曲成明显的“泪滴”形状。华威大学信贷/Mark Garlick

天文学家通过发现一颗泪滴状恒星的迹象,罕见地看到了两颗恒星螺旋走向灭亡。

这种悲惨的形状是由附近的一颗巨大的白矮星以其强大的引力扭曲恒星造成的,这也将成为最终形成一颗超新星的催化剂,这颗超新星将吞噬这两颗恒星。它是由华威大学(University of Warwick)领导的一个由天文学家和天体物理学家组成的国际团队发现的,是目前发现的少数几个有朝一日会看到白矮星重新点燃其核心的恒星系统之一。

该团队的新研究发表在今天出版的《自然天文学》杂志上。

的帮助下w . m .夏威夷凯克天文台在Maunakea天文学家能够确认两颗恒星在螺旋的早期阶段,可能会结束在Ia型超新星——一种可以帮助天文学家确定宇宙膨胀速度。

这对双星系统名为HD265435,距离地球约1500光年;它由一颗炙热的次矮星和一颗白矮星组成,它们以令人眩晕的100分钟左右的速度相互围绕。白矮星是“死的”恒星,它们燃烧了所有的燃料,并坍缩在自身内部,使得它们体积很小,但密度极高。

Ia型超新星通常被认为是当白矮星的核心重新点燃,导致热核爆炸时发生的。有两种情况会发生这种情况。在第一个实验中,白矮星获得了足够的质量,达到了太阳质量的1.4倍,这被称为钱德拉塞卡极限。HD265435符合第二种情况,即由多颗恒星组成的近恒星系统的总质量接近或超过这个极限。目前只有少数几个恒星系统会达到这个阈值,并导致Ia型超新星的形成。

来自华威大学物理系的首席作者英格丽德·佩利索里解释说:“我们不知道这些超新星是如何爆炸的,但我们知道它一定会发生,因为我们看到它在宇宙的其他地方发生。”

“一种方法是,如果白矮星从热的亚矮星吸积足够多的质量,那么当它们彼此绕轨道运行并越来越近时,物质将开始逃离热的亚矮星并落到白矮星上。另一种方式是,由于它们的能量被引力波释放,所以它们会越来越近,直到合并。一旦白矮星通过任何一种方法获得足够的质量,它就会变成超新星。”她说。

利用美国宇航局凌日系外行星勘测卫星的数据,该团队能够观测到这颗热亚矮星。虽然他们没有探测到白矮星,但研究人员观察到这颗热亚矮星的亮度随着时间而变化;这表明附近的一个大质量物体将恒星扭曲成泪滴状。

天文学家使用帕洛马天文台和凯克天文台的Echellette摄谱仪和成像仪(ESI)的径向速度和旋转速度测量热subdwarf明星,这允许他们确认隐藏白矮星是像太阳一样沉重,只是略小于地球的半径。结合这颗热亚矮星的质量(它的质量略高于太阳质量的0.6倍),这两颗恒星的质量都足以形成Ia型超新星。

“凯克的ESI数据对于确定紧凑双星系统超过钱德拉塞卡质量极限至关重要,这使得HD265435成为已知的为数不多的超新星Ia起源系统之一,”合著者托马斯·库普弗(Thomas Kupfer)说,他是德克萨斯理工大学物理和天文系的助理教授。

由于这两颗恒星的距离已经足够近,开始螺旋般地靠近,这颗白矮星将不可避免地在大约7000万年后变成超新星。专门为这项研究制作的理论模型还预测,这颗热的次矮星在与其伴星合并之前会收缩成白矮星。

Ia型超新星对于宇宙学来说就像“标准烛光”一样重要。它们的亮度是恒定的,而且是一种特定类型的光,这意味着天文学家可以将它们的亮度与我们在地球上观察到的亮度进行比较,并由此计算出它们的距离有多远,具有很高的准确性。通过观察遥远星系中的超新星,天文学家将他们所知道的这个星系的运动速度与我们离超新星的距离结合起来,计算出宇宙的膨胀。

“我们对超新星的工作原理了解得越多,就越能更好地校准标准蜡烛。这在目前是非常重要的,因为我们从这种标准蜡烛得到的结果和我们通过其他方法得到的结果之间存在差异,”Pelisoli说。

她补充说:“我们对超新星形成的了解越多,就越能更好地理解我们看到的这种差异是由于我们没有意识到也没有考虑到的新物理学,还是仅仅因为我们低估了这些距离的不确定性。”

“在估计和观测到的星系超新星速率和我们看到的祖先数量之间还有另一个差异。我们可以通过观察许多星系,或者通过我们从恒星演化中了解到的信息,来估计银河系中会有多少颗超新星,这个数字是一致的。但如果我们要寻找能变成超新星的物体,我们的证据还不够。这一发现对于估算热的次矮星和白矮星双星的贡献非常有用。它似乎仍然不是很多,我们观察到的渠道似乎都不够,”Pelisoli说。

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这项研究由德国研究基金会(DFG, German research Foundation)和英国研究与创新下属的科学技术设施理事会(Science and Technology Facilities Council)资助。

关于应急服务国际公司

Echellette摄谱仪和成像仪(ESI)是一种中等分辨率的可见光摄谱仪,记录每次曝光的光谱从0.39到1.1微米。ESI由Joe Miller教授领导的团队在UCO/Lick天文台建造,也有低分辨率模式,可以在2 x 8弧最小视场成像。升级提供了一个积分场单元,可以在一个小的5.7 x4.0弧秒场中提供各处的光谱。天文学家已经发现了ESI的许多用途,从观察弱引力透镜的宇宙学效应到寻找银河系中最缺乏金属的恒星。

关于凯克天文台

凯克天文台的望远镜是地球上最具科学成果的望远镜之一。位于夏威夷岛莫纳基亚山顶的两个10米光学/红外望远镜配备了一套先进的仪器,包括成像仪、多目标摄谱仪、高分辨率摄谱仪、积分场摄谱仪和世界领先的激光导星自适应光学系统。这里提供的一些数据是在凯克天文台获得的,这是一个私营的501(c) 3非营利组织,作为一个科学合作伙伴,由加州理工学院、加州大学和美国国家航空航天局运作。凯克基金会的慷慨财政支持使天文台得以建立。作者希望认识和承认非常重要的文化作用和尊敬,莫纳基亚山顶一直在夏威夷土著社区。我们非常幸运能有机会在这座山上进行观察。

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