2011年2月27日 星期日

L2L知識探索網天文速報_20110227_非球狀對稱的超新星爆發!

  在一般觀念裡,恆星是一團球狀對稱的發光氣體;即使在生命週期內經過許多激烈的演化過程,它應該始終保持著球狀對稱。甚至到了恆星的最終死亡階段:超新星爆發時,其爆發形狀都應該是近乎球狀對稱的。

  然而,Calar Alto天文台的最新發現顛覆了這樣的觀念!

不同種類的超新星

  超新星爆發是恆星在演化末期的劇烈爆炸。它的亮度十分驚人,能夠在宇宙中很遠的距離外看得到。超新星大致分為兩類:第一類超新星爆發被稱作「熱核型」超新星,是白矮星和其附近恆星的重力交互作用而造成的;另一類的超新星則被稱作「核塌縮型」或是「重力型」超新星,是大質量恆星演化至最終階段時產生的;這些大質量恆星在演化過程中耗盡了自身的燃料後,無法繼續產生向外的熱壓力以對抗向內塌縮的重力,於是整個系統無可避免更加劇烈地往中心塌縮,當核心無法承受向內塌縮的重力時,超新星爆發便產生了。

  現在讓我們將焦點放在「重力型」超新星的一種次分類,被稱為「IIn型」的超新星上。到目前為止天文學家只分析過三個IIn型超新星的形狀;但有趣的是,它們的形狀都是不對稱的!其中最新的研究,便是由F. Patat所率領的研究團隊,利用Calar Alto望遠鏡,在2010年11月所觀測的SN 2010jl超新星。

2010jl超新星觀測

  SN 2010jl超新星在2010的11月爆發。其所在的星系-UGC 5189A,是一個和鄰近星系有著強烈交互作用的不規則星系;星系間的交互作用會導致大量的恆星生成,而其中的大質量恆星在生命晚期,便會形成「重力型」的超新星爆發。UGC 5189A星系距離我們約有一億六千萬光年;換言之,雖然我們是在2010年的11月觀測到超新星,但實際上它在一億六千萬年前就已經爆發了。

  在望遠鏡的影像中,這次的超新星爆發看起來就像一個簡單、極小的點源,但是Patat的團隊利用一個名為「偏極光譜」的特殊技術,試著藉由超新星爆發的過程,去分析它的形狀。

  光在空間中是以波的的形式傳遞,你可以想像成是水波在傳遞時的模樣;但和水波不同的是,光波的振動方向是四面八方的。然而某些物理機制可以使光在某一個特定方向上的振動更強,這種光線我們稱之為「偏極光」。經由偏極光觀測,我們可以推測出光源的形狀在某些方向上較為明顯,也就是說,其形狀比較不「對稱」。研究團隊利用偏極光觀測SN 2010jl超新星,發現其爆發時所發出來的光就有著明顯的極化現象,此現象暗示著這個超新星有著明顯的不對稱性;其短長軸比小於0.7。

不對稱的原因是什麼呢?

  前面有提過,「重力型」超新星是大質量恆星演化末期的重力塌縮而造成的;在SN 2010jl超新星這個例子裡,原本的恆星據估計高達三十個太陽質量。這樣的大質量恆星在演化過程中會非常「狂野地」不斷消耗自身的燃料,向外不僅輻射出大量的能量,更會藉由恆星風的方式拋出物質,這些物質會在恆星四周堆積成一圈環星層。當超新星爆發的瞬間,爆出的熱氣體會撞上這層環星物質,所以超新星發出的光不僅來自爆炸時的熱氣體本身,也會有來自熱氣體和環星物質的撞擊表面發出的光。

  超新星SN 2010jl的不對稱爆發似乎要歸因於爆發物質和環星物質的交互作用;但是問題來了:到底是超新星爆發時本身就不對稱?還是對稱的爆發卻撞上了不對稱的環星物質層?在這邊要強調的是,不管是哪種可能性,爆發本身和環星層都是來自近乎球體的恆星。恆星本身的旋轉、恆星的磁場,毫無疑問地也扮演著極為重要的角色,但要證明它們是不是主要因素,我們還需要更進一步的研究才能知道結果。

Editor: ICC

新聞來源:
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/02/110224145803.htm

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