超新星SN 2022joj爆炸过两次吗？

往事随风760

Ia型超新星爆发前双星系统的艺术家视图。鸣谢:亚当·马卡连柯/W. M .凯克天文台

（）据今日宇宙（埃文·高夫）：所有的超新星都是爆炸的恒星。但是超新星爆炸的性质变化很大。一种被称为1a型超新星，涉及一对双星中的一颗是白矮星。虽然各种类型的超新星通常只发生一次爆炸，但天文学家发现了打破这种模式的东西:一颗1a型超新星可能发生了两次爆炸。

1A型超新星出现在双星中，其中一颗恒星是白矮星，另一颗恒星是从大质量恒星到另一颗白矮星的任何恒星。随着主白矮星从它的次伴星吸走物质，它最终聚集了足够的质量并超过了钱德拉塞卡极限。当这种情况发生时，就会引发灾难性的爆炸。

但是一颗名为SN 2022joj的1a型超新星表现出一些奇特的行为。这使得一篇新论文的作者认为这颗超新星可能爆炸了两次。此外，它不必超过钱德拉塞卡极限就能引爆。

论文是“SN 2022joj:薄氦壳的潜在双爆轰。”它尚未发布，可在预印服务器arXiv上获得。主要作者是来自加州大学圣巴巴拉分校物理系和拉斯坎布雷斯天文台的Estefania Padilla Gonzalez。

双爆星很少见但也不是闻所未闻。当白矮星吸积一层氦并点燃时，它们就会发生。在这些类型的爆炸中，白矮星没有超过钱德拉塞卡极限，爆炸相对暗淡。这种两次爆炸的超新星被称为亚发光超新星。

但不仅仅是昏暗预示着双爆炸超新星。它有一个不寻常的光变曲线，在它的最大亮度前11天出现红光。在那个峰值之后，它类似于一颗更典型的1a型超新星。结合其光谱的其他方面，这篇新论文的作者认为Sn 2202joj可能经历了两次爆炸。

在它们演化的不同阶段，不同类型的恒星可能有不同化学元素的层或壳。白矮星也没有什么不同，它们可以有氦或氢的外壳。绝大多数白矮星都有一个氢壳或大气层。



这不是按比例绘制的，但这张示意图显示了一颗大质量演化恒星坍缩前的洋葱状层。每个等离子体同心壳在恒星内部燃烧。信用:由用户:rur sus-r . j . Hall，CC BY 2.5，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2565862

这项研究的作者认为Sn 2202joj有一个氦的外壳。在这种情况下，白矮星的伴星有一个氦外壳，2202joj吸走了一些氦，形成了自己的氦壳。这可能会引发氦爆炸，尽管这颗恒星还没有超过众所周知的钱德拉塞卡极限。重要的一点是，氦爆炸产生了另一种元素:镍的同位素56Ni。所有的镍在恒星光谱中都是可见的。

氦壳爆炸时，不仅合成了56Ni。它向白矮星发射了强大的冲击波。这种冲击可以引发恒星内部的另一次爆炸，这就是大自然如何创造一个双爆炸超新星。

根据作者的说法，来自超新星的光谱学支持这个解释。“在光谱上，我们发现SN 2022joj和双爆炸模型之间有很强的一致性，白矮星质量约为1米，薄He壳在0.01-0.02米之间，”他们写道。



这条光变曲线是1a型超新星的典型特征。爆炸产生的镍迅速衰减并产生一个亮度峰值，然后光度降低并由钴的衰减所控制。致谢:天体物理学杂志547 (2): 988。DOI:10.1086/318428。，CC BY-SA 3.0，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=308666

光变曲线告诉天体物理学家很多关于恒星的事情。这一颗也没有什么不同，SN 2202joj的光变曲线向研究它的天文学家团队揭示了很多东西。典型地，1a型超新星的光变曲线看起来像这样。

但是SN 2202joj的光变曲线与一般的1a型SN不同。它有两个独立的峰值，第一个峰值非常红，然后迅速下降并向蓝色移动。

下图比较了SN 2202joj的光变曲线与其他SNe以及不同型号的双爆SNe的光变曲线。这张图中有很多数据，但值得一看。



该研究图显示了SN 2022joj在爆炸后的颜色和时间上相对于其他Sne和SNe模型的颜色变化。虚线是不同的双爆SNe模型所预测的。黑色是2202joj，而其他颜色是天体物理学家研究过的其他恒星。注意，洋红色和蓝色的星星都是另一个双爆SN，而2202joj是一个薄氦壳双爆SN。特别有趣的是，2202joj在其早期比其他超新星更红。鸣谢:冈萨雷斯等人2023

研究人员不能100%确定这是一次双爆炸。早期的红色表明发生了两次爆炸，但其他证据并不一致。“然而，SN 2022joj中的星云光谱成分偏离了双爆炸的预期，”他们写道。星云光谱包含强烈的Fe III发射，这是双爆无法解释的。

“需要更详细的建模，例如，包括视角效应，来测试双爆炸模型是否可以解释星云光谱，”他们总结道。

超新星虽然罕见，但在自然界中却扮演着重要的角色。它们合成金属，并在爆炸时扩散到太空中。没有它们，就不会有像我们这样的岩石行星。1a型超新星很重要，因为它们在宇宙中扮演着特殊的角色。科学家认为他们合成了铁族的大部分元素，从钛到锌。

大自然在太空中创造了各种令人着迷的东西，爆炸的恒星是最令人敬畏的一些。恒星包含大量的物质，当一颗恒星爆炸时，超新星会在短时间内释放出大量的能量。这些物品吸引我们的注意力是很自然的。