寻找超新星的前身星

来源：中科院之声

漆黑的夜空中，可能会突然出现一颗耀眼的星，它像灯塔一样明亮。然而这并不是一颗恒星，而是恒星走到生命尽头时爆炸形成的一颗“客星”，也就是超新星。

近日，中国科学院云南天文台研究员孟祥存和李蛟博士在Ia型超新星前身星研究方面取得新进展，前身星是解释Ia型超新星爆炸是怎么来的问题。

他们发现B型亚矮星（光谱性为B型的热亚矮星）可能是一些超新星遗迹中的残留伴星，即Ia型超新星爆炸后存留下来的一颗恒星。这一研究为在超新星遗迹中搜寻Ia型超新星的残留伴星指出了一个新的方向，相关成果发表在《皇家天文学会月刊》（MNRAS）上。

从超新星说起

一颗超新星的亮度在短时间内可以超过整个星系，释放出的能量甚至高于太阳一生的能量。同时，超新星还是宇宙中重元素的来源（在天文学中，把除氢和氦以外的元素统称为重元素）。美国宇航局（NASA）认为，超新星可以算是“宇宙空间中最大的爆炸”。

孟祥存向《中国科学报》进一步解释道：“超新星是恒星演化到晚期的一种剧烈爆发现象，其亮度大概是太阳的1000亿倍，是宇宙中最为壮观的高能爆发现象之一。”

中国也是最早观测到超新星的国家。人类记录下最古老的超新星是RCW 86，由中国天文学家在公元185年观测到，据记载，这颗超新星当年在空中停留了8个月。

来自大英百科全书上的信息显示，在发明望远镜之前（17世纪早期），只有过7颗超新星的记录，其中最著名的超新星是蟹状星云。这颗超新星在1054年（宋至和元年）被中国和高丽（韩国）的天文学家记录下来。根据美国亚利桑那州以及新墨西哥州的壁画推测，当时美洲西南部的原住民也注意到了它，这颗超新星太亮了，甚至可以在白天看到它。

此次研究的Ia型超新星是光极大附近光谱中没有氢、氦线，却有极强的硅吸收线的一类超新星，被普遍认为是从一个双星系统（由两颗恒星相互绕转组成的系统）的白矮星演化而来的。“当白矮星逐渐把它邻居恒星的气体全部吸收后，它便慢慢被压缩，导致内部的核反应，最后形成超新星的爆发。”李蛟说。

发现残留伴星线索

因为Ia型超新星被认为具有相同的光度峰值，天文学家把这类超新星看作“标准烛光”，从而测量宇宙中的距离。以Ia型超新星为距离指示器进行测距，研究人员发现宇宙正在加速膨胀，这就意味着宇宙是暗能量主导的宇宙。孟祥存表示：“尽管Ia型超新星在宇宙学中非常重要，但我们仍然不知道其前身星是什么，为此研究人员正在利用Ia型超新星来测量暗能量的物态方程及其随时间的演化。”

天文学界普遍认为，根据伴星的类型不同，Ia型超新星前身星模型大致分为单简并星模型（白矮星从正常恒星吸积物质）和双简并星模型（双白矮星并合）。目前还不能区分哪个才是真正的Ia型超新星前身星模型。

孟祥存指出：“在发生Ia型超新星爆炸时，单简并星模型会留下一颗残留伴星，而双简并星模型不会留下任何天体。所以在超新星遗迹中寻找Ia型超新星残留伴星就成了区分Ia型超新星前身星模型的重要方法。”

“但是，最新的对SN1006（公元1006年记录到一颗超新星）和开普勒超新星遗迹的观测都没有找到合适的残留伴星候选体，这可能是因为前人的搜寻策略有问题。”李蛟说，之前的理论认为，Ia型超新星爆炸后留下的残留伴星应该会比较红，所以搜寻残留伴星的观测都是在红波段进行的。

孟祥存和李蛟基于最新的Ia型超新星前身星模型（公共包层星风模型）研究发现，Ia型超新星爆炸后留下的残留伴星有可能是B型亚矮星，其辐射主要集中在紫外波段，应该用U或B波段搜寻。

两位作者共同认为，如果最终证实SN1006和开普勒超新星的残留伴星是B型亚矮星，将可能会终结人们关于单简并星模型和双简并星模型的争论，这将是Ia型超新星研究的巨大进步。