天文學家首次捕捉到恒星兩次爆炸的視覺證據(jù)——這一非凡的宇宙事件被稱為“雙重爆炸”。利用甚大望遠鏡，科學家們研究了超新星SNR 0509-67.5的彩色遺骸，發(fā)現(xiàn)了清晰的跡象，表明這顆恒星并非僅僅爆炸了一次，而是經(jīng)歷了兩次強大的爆發(fā)。

這種罕見的超新星爆發(fā)源于一顆白矮星從伴星上竊取氦，引發(fā)了一次較小的外部爆發(fā)，進而引發(fā)了內(nèi)部第二次更大的爆發(fā)。這些爆發(fā)不僅照亮了宇宙，還有助于測量宇宙的膨脹，甚至形成了我們血液中的鐵元素。現(xiàn)在，我們首次獲得了這兩次恒星死亡的視覺指紋。

這段視頻放大了超新星遺跡SNR 0509-67.5，這是一顆因兩次爆炸而死亡的恒星的膨脹殘骸。該天體位于大麥哲倫星云，距離我們16萬光年，這是一個圍繞銀河系運行的小星系。

天文學家首次捕捉到一顆兩次爆炸的恒星。研究人員利用歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡，對超新星SNR 0509-67.5的數(shù)百年歷史的遺跡進行了分析，從而發(fā)現(xiàn)了清晰的模式表明該恒星曾發(fā)生過兩次獨立的爆炸。這項于今日發(fā)表的發(fā)現(xiàn)，為我們目前對宇宙中一些最強烈爆炸的認知增添了戲劇性的轉(zhuǎn)折。

大多數(shù)超新星爆發(fā)都標志著巨大恒星的劇烈死亡，但這個故事涉及一個更不起眼的“罪魁禍首”：一顆白矮星。這些地球大小的恒星余燼——像太陽這樣的恒星耗盡燃料后留下的物質(zhì)——可以引發(fā)一種特殊的爆發(fā)，被稱為Ia型超新星。

這張照片由歐洲南方天文臺（ESO）的甚大望遠鏡（VLT）拍攝，展現(xiàn)了超新星遺跡SNR 0509-67.5。這是數(shù)百年前一顆恒星在兩次爆炸中爆炸后不斷膨脹的殘骸——這是恒星可能在兩次爆炸中消亡的第一個攝影證據(jù)。圖片來源：ESO/P. Das 等人。背景恒星（哈勃）：K. Noll 等人。

“白矮星的爆炸在天文學中扮演著至關(guān)重要的角色，”澳大利亞堪培拉新南威爾士大學的博士生普里亞姆·達斯（Priyam Das）說道。他領(lǐng)導了今天發(fā)表在《自然·天文學》雜志上的關(guān)于SNR 0509-67.5的研究。我們對宇宙如何膨脹的大部分認知都依賴于Ia型超新星，它們也是地球上鐵元素（包括我們血液中的鐵元素）的主要來源。“然而，盡管它們非常重要，但觸發(fā)它們爆炸的確切機制這一長期存在的謎團仍然懸而未決，”他補充道。

白矮星爆炸之謎

所有解釋Ia型超新星的模型都始于一對恒星中的一顆白矮星。如果這顆白矮星的軌道足夠靠近這對恒星中的另一顆恒星，它就能從伴星上竊取物質(zhì)。在Ia型超新星最成熟的理論中，白矮星會從伴星上積累物質(zhì)，直到達到臨界質(zhì)量，然后發(fā)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達到臨界質(zhì)量之前發(fā)生的兩次爆炸來更好地解釋。

這幅藝術(shù)家繪制的超新星遺跡SNR 0509-67.5的示意圖。歐洲南方天文臺（ESO）甚大望遠鏡（VLT）的觀測表明，這些是數(shù)百年前因雙重爆炸而死亡的恒星的膨脹殘骸。圖片來源：ESO/M. Kornmesser

如今，天文學家捕捉到一張新圖像，證實了他們的猜測：至少部分Ia型超新星是通過“雙重爆炸”機制爆發(fā)的。在這種替代模型中，白矮星在其周圍形成一層被“偷來的”氦氣覆蓋層，該氦氣層會變得不穩(wěn)定并燃燒。第一次爆炸產(chǎn)生的沖擊波繞過白矮星并向內(nèi)傳播，引發(fā)恒星核心的第二次爆炸，最終形成超新星。

迄今為止，尚無清晰的視覺證據(jù)表明白矮星經(jīng)歷了雙重爆炸。最近，天文學家預(yù)測，這一過程將在超新星仍在發(fā)光的遺骸中留下獨特的圖案或痕跡，在初次爆炸后很長時間內(nèi)仍可見。研究表明，此類超新星的遺骸可能包含兩個獨立的鈣殼層。

這幅圖像顯示了超新星遺跡SNR 0509-67.5中鈣的分布情況。這些數(shù)據(jù)是由歐洲南方天文臺（ESO）甚大望遠鏡（VLT）上的多單元光譜探測器（MUSE）捕獲的。疊加的曲線勾勒出兩個同心的鈣殼層，它們是幾百年前這顆恒星死亡時在兩次不同的爆炸中噴出的。圖片來源：ESO/P. Das et al.

發(fā)現(xiàn)鈣殼指紋

如今，天文學家在一顆超新星的遺跡中發(fā)現(xiàn)了這種“指紋”。領(lǐng)導此次觀測的伊沃·塞滕扎爾 (Ivo Seitenzahl) 在研究進行時就職于德國海德堡理論研究所，他表示，這些結(jié)果“清楚地表明，白矮星在達到著名的錢德拉塞卡質(zhì)量極限之前就能爆炸，‘雙爆’機制在自然界中確實會發(fā)生?！?研究團隊利用歐洲南方天文臺甚大望遠鏡 (VLT) 上的多單元光譜探測器 ( MUSE )觀測超新星遺跡 SNR 0509-67.5，探測到了這些鈣層（圖中藍色部分） 。這有力地證明，Ia 型超新星可以在其母體白矮星達到臨界質(zhì)量之前發(fā)生。

這幅圖像標記了超新星遺跡SNR 0509-67.5在天空中的位置，SNR 0509-67.5是一顆兩次爆炸后不斷膨脹的恒星殼。它位于距離我們16萬光年的大麥哲倫星云中，這是一個圍繞我們銀河系運行的小星系。插圖展示了ESO甚大望遠鏡（VLT）的最新觀測結(jié)果，表明這顆原始恒星在兩次爆炸中消亡。主圖展示了這些觀測中使用的VLT單元望遠鏡。圖片來源：ESO/插圖：P. Das等人，背景恒星（哈勃）：K. Noll等人。

Ia型超新星是我們理解宇宙的關(guān)鍵。它們的行為非常一致，而且無論距離多遠，其亮度都可預(yù)測，這有助于天文學家測量太空距離。天文學家利用它們作為宇宙的卷尺，發(fā)現(xiàn)了宇宙的加速膨脹，這一發(fā)現(xiàn)獲得了2011年諾貝爾物理學獎。研究它們的爆炸方式有助于我們理解它們?yōu)楹螕碛腥绱丝深A(yù)測的亮度。

這段動畫展示了超新星遺跡SNR 0509-67.5，它是一顆因兩次爆炸而死亡的恒星的殘留物。這兩次爆炸在恒星周圍膨脹的物質(zhì)中留下了特征性的層狀結(jié)構(gòu)。動畫的最后，我們展示了一張用歐洲南方天文臺（ESO）甚大望遠鏡（VLT）拍攝的真實圖像，該望遠鏡以不同的顏色顯示不同的化學元素。圖中有兩個同心的鈣殼，圖中顯示為藍色，這是該恒星因兩次爆炸而走向終結(jié)的明顯跡象。圖片來源：ESO/M. Kornmesser/P. Das 等人。背景恒星，最終圖像（哈勃）：K. Noll 等人。

達斯研究這些爆炸還有另一個動機。“這雙重爆炸的確鑿證據(jù)不僅有助于解開一個長期存在的謎團，而且還提供了一場視覺盛宴，”他說道，并描述了超新星所創(chuàng)造的“美麗的分層結(jié)構(gòu)”。對他來說，“揭示如此壯觀的宇宙爆炸的內(nèi)部運作機制，意義非凡?！?/p>

編譯自/scitechdaily