天文学家首次获取到恒星经“两次爆炸”走向毁灭的数据视觉证据,此开创性发现不但打破传统超新星爆炸理论,而且极有可能重塑人们对宇宙膨胀测量的基本认知,借助对白矮星死亡前混乱爆炸过程的精准观测,科研人员呈现出白矮星坠落前复杂的爆破过程,揭开宇宙中最为剧烈爆炸之一的神秘面纱。
传统观念认为,Ia型超新星爆炸是白矮星吸积伴星物质,质量达到钱德拉塞卡极限后发生的单次热核爆炸。不过澳大利亚新南威尔士大学博士生普里亚姆·达斯领导的国际团队,借助欧洲南方天文台(ESO)位于智利的甚大望远镜(VLT),在距离地球约16万光年的大麦哲伦星系中发现了SNR0509-67.5遗迹中两个清晰的同心钙元素环。
这个构造好似恒星爆炸后留下的“印记”可以清晰见到一颗白矮星曾经有过两回爆炸;先是它外层的氦壳来一场氦爆,接着核心又来第二回爆炸,最终让颗恒星彻底分解掉。
这一发现的意义远超天文学的单纯观测,一开始它给长久以来困扰科学领域中Ⅰa型超新星爆炸机制提供了实证方面的支撑,以往双爆炸模型还处在理论假设阶段,没有直接观测到相关证据,这次发现钙环,就跟在宇宙考古里进行了一回重要的挖掘一样,把白矮星爆炸过程中那种复杂又不停变化的动态情景给突显出来了。
研究合著者、澳洲国立大学天体物理学家伊沃·塞騰薩爾指出,两次爆炸之间的时间仅约两秒,体现了氦爆炸激发核心爆炸的连锁反应。
其次此机制的确认为宇宙学核心工具——la型超新星作为“标准烛光”的应用带来挑战。标准烛光假设依据超新星爆炸亮度的统一性来测量宇宙膨胀速率,不过双爆炸进程可能致使爆炸亮度及光谱呈现多样形态,进而影响距离测量精度,这也就意味着当下宇宙膨胀率不确定的部分或许源自对超新星爆炸机制了解不够。
另外双爆破超新星在元素合成方面所起的作用也值得关注,Ia型超新星是宇宙中铁元素的重要来源,而双爆破进程里的氦爆破不仅合成了镍同位素56Ni,还通过冲击波引发核心爆破,让元素更多样且分布更广,这一点对于了解银河系甚至地球上铁元素的起源有很深远的意义。
从科学哲学的角度来说,这个发现显示出宇宙相当复杂且不太容易预测,恒星所说的“自我毁灭”可不是简简单单直接就爆炸,而是经过好几个阶段的多层级动态变化,这么一来不但让我们对恒星生命终结有更多了解,还提醒着科学研究得不断去挑战现有模式,得容纳复杂性跟不确定性。
以后随着詹姆斯·韦伯太空望远镜这类更先进观测设备投入应用,更多类似这样子的双爆炸超新星遗迹有机会被发现,推动天文学界对恒星爆炸机制深入了解,这不仅有助于完善宇宙学模型,也会推动对宇宙元素来源及演化全面认识。
恒星双次爆炸的首次观测是天文物理领域的里程碑,它不仅破解了Ia型超新星爆炸机制的谜团,更对宇宙学测距理论提出了新挑战。就像普里亚姆·达斯说过:“白矮星爆发在天文学中非常重要,”现在我们终于看到了这场宇宙壮观场景真正的样子。
未来研究应该聚焦双爆发现象多样性及其对宇宙论影响,让科学家重新审视宇宙进化轨迹与测量方法,这个发现意味着宇宙比我们想的更复杂、奇特等着人们一直去探索、破解。
(注:本文依据公开信息及报道进行深度分析,旨在分享知识和提供信息。)
超新星遗迹SNR 0509-67.5距离地球约16万光年,位于大麦哲伦星系(Dorado星座)。——来源:欧洲南方天文台(ESO)官方发布及维基百科相关条目。
观测设备为欧洲南方天文台(ESO)智利甚大望远镜(VLT),使用了多单元光谱探测器(MUSE)进行精细光谱分析。——来源:ESO官方新闻稿及相关科学报道。
发现了两个清晰的同心钙元素环,分别位于超新星遗迹中心约1.73和2.06秒差距(parsecs)处,中间夹有硫元素环,这一结构对应双爆炸模型中氦壳爆炸和核心爆炸的产物。——来源:Nature Astronomy期刊论文及ESO官方报道。
两次爆炸之间的时间间隔约为两秒,体现了氦爆炸触发核心爆炸的连锁反应。——来源:澳大利亚国立大学天体物理学家伊沃·塞騰薩爾等研究团队。
超新星遗迹年龄约为300至350年,爆炸时释放的气体以每秒约5000公里速度扩展,形成直径约23光年的气体泡。——来源:NASA哈勃太空望远镜相关资料。
研究团队共进行了39次观测,累计曝光时间超过29小时,确保数据的高精度和可靠性。——来源:Nature Astronomy发表的研究论文。
Ia型超新星是宇宙中铁元素的重要来源,双爆炸过程中合成了镍同位素56Ni,并通过冲击波促进元素多样性。——来源:多篇天体物理学期刊及专家评论。
该发现挑战了传统认为白矮星必须达到钱德拉塞卡极限质量才能爆炸的观点,表明双爆炸机制在自然界真实存在。——来源:德国海德堡理论研究所伊沃·塞騰薩爾教授及普里亚姆·达斯博士团队。
该研究获得澳大利亚研究委员会、克劳斯·奇拉基金会、德国研究基金会、欧洲研究委员会及欧盟地平线欧洲计划等机构资助。——来源:Nature Astronomy论文致谢部分。
综上,以上数据均出自国际顶级天文观测机构(ESO、NASA)、权威科研团队及同行评审科学期刊,确保其科学性和权威性。
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