天下一品的超新星

原文标题：Astronomers Find Super-Duper Supernova

作者：Robert Naeye   原文来自：SkyandTelescope.com   Posted: 2009. 12. 2

编译：Melipal   审校：Linq （编译版权所有，文章有删节。）

人们喜爱天文学的 一项事实是，该学科经常涉及很大的 数字。对于我来说，当这些数字被用来应付涉及大量能量的 巨型爆发时，情况尤其如此。举例来说，当红超巨星 变成超新星 的 时候，它的 光芒可以暂时超过整个宿主星 系 几十亿颗恒星 的 辐射。

如果这一说法可以给人留下深刻印象的 话，请考虑一类新型的 超新星 ，它比“常规”超新星 要亮上100倍。自从20世纪60年代以来，这类天下一品的 超新星 ，也就是粒子对不稳定超新星 （PISN），只存在于理论计算中。但是本周，一个国际天文小组在《自然》杂志上报告过，他们在2007年4月起的 2年中观测了这样一次爆发。

艺术家笔下的 恒星 爆发（图片提供：S&T: Casey Reed）

与低能同胞类似，PISN也是在大质量恒星 的 核心不再产生足以对抗向内引力的 能量时爆发的 。但通常超新星 的 前身醒质量可能是太阳的 8至100倍，而羽翼丰满的 PISN也许却标志着质量150至240倍于太阳的 前身星 的 死亡。对于拥有如此庞大质量的 恒星 来说，核心被挤压到了相当高的 温度与压强上，核聚变反应开始产生极高能的 伽玛射线光子，光子完全按照爱因斯坦著名的 方程E=mc²转化成了正（电子的 反物质对应粒子）负电子对。与光子不同的 是，粒子对并不能产生足够大的 外向压强以阻止星 体的 引力坍缩。在恒星 内爆时，温度与压强增加到了不可思议的 程度，点燃了整个恒星 中的 核燃料。失控的 核反应导致了一场破坏性的 爆炸，将整个恒星 炸成了碎片。没有什么致密星 骸的 残留，没有中子星 也没有黑洞。相信我，你不会希望跑到粒子对不稳定超新星 附近任何地方去的 ！

2007年4月，邻近超新星 工厂（Nearby Supernova Factory）小组发现了SN 2007bi，并很快认识到了它那非凡的 本性。为了研究这一超新星 ，由以色列魏茨曼科学研究所的 阿维沙伊·盖尔亚姆（Avishay Gal-Yam）领导的 国际小组成立了。盖尔亚姆和他的 同事用多架望远镜跟踪了这场爆发及其膨胀的 残骸，并发现该穿小鞋到达峰值光度所花费的 时间长得不寻常（70天），而且也比大多数超新星 明亮得多，变暗的 速度也比典型超新星 慢得多。这些是说明SN 2007bi能量非常高的 关键证据。

超新星 2007bi（以圆圈表示）是从这张2007年4月拍摄的 照片中找到的 。（图片提供：Nearby Supernova Factory）

2008年8月使用夏威夷的 10米凯克I号望远镜拍摄的 光谱表明，SN 2007bi的 大多数辐射都来自于镍56的 放射性衰变，这种原子是在爆发中合成的 。高光度意味着超新星 抛出了大量的 物质，这正是理论家对PISN的 预期。盖尔亚姆及其同事在这个网站报告说，SN 2007bi“看起来是”PISN的 “干脆证据”。

处于领先地位的 超新星 专家、来自加州大学伯克利大学的 小组成员亚利克斯·菲利彭科（Alex Filippenko）说：“根据多重证据得出的 结论是，该超新星 有着大约100倍太阳质量的 巨型氦核，并合成了数量极多的 放射性镍元素。”

德克萨斯大学奥斯汀分校的 天体物理学家沃尔克·布罗姆（Volker Bromm）说：“SN 2007bi是粒子对不稳定超新星 的 第一个确实让人信服的 例子。”布罗姆并不是盖尔亚姆小组的 成员。

不过对于PISN理论的 一位创始人来说，这个事例并非无懈可击。加州大学圣克鲁兹分校的 斯坦·伍斯利（Stan Woosley）说：“我认为它有50%的 可能性属于粒子对不稳定超新星 。这个例子并不很严格。我还不确定它属于此类，虽然我与作者的 观点不同，但是我认为，他们已经进行了努力，而且它也通过了他们能够想到的 每一项检验。”

点击上图可见普通超新星 与粒子对不稳定超新星 的 高分辨率比较图。（图片提供：S&T: Casey Reed）

如果SN 2007bi确实是PISN，它不仅可以给天文学家提供观测新型恒星 爆发的 机会，还可以让他们一瞥应该在早期宇宙中日常发生的 高能过程。根据推测，PISN会发生在质量大于太阳150倍的 恒星 中。质量如此高的 恒星 并不是在今天的 银河系 中产生的 ，只应该出现在重于氢和氦的 元素丰度非常低的 环境里。早期而非当今的 宇宙中充斥着这样的 环境。实际上，SN 2007bi的 宿主星 系 距离地球16亿光年，看起来是个年轻的 矮星 系 ，可能还没有时间来积累重元素。PISN通过重元素的 产生和散布，帮助创造了使得植物和动物的 存在成为可能的 原始物质。

（全文完）