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Ia型超新星前身星研究獲進展


2018年5月05日23時 今日科學 中科院之聲
中科院之聲由中國科學院雲南天文台研究員王博、韓占文及英國牛津大學教授 Philipp Podsiadlowski 組成的國際合作團隊在 Ia型超新星前身星領域的研究工作取得了新進展。研究發現,Ia型超新星單簡併星模型存在一個臨界吸積率,而由於該臨界吸積率的存在,以往研究由單簡併星模型得到的Ia型超新星誕生率被高估。

Ia型超新星是宇宙學距離指示器,通過Ia型超新星測距,研究者們發現宇宙在加速膨脹,從而推論出暗能量的存在。但對其前身星認識的缺失,直接影響了 Ia型超新星的測距精度並阻礙精確宇宙學的發展。當前研究領域,單簡併星模型和雙簡併星模型是 Ia型超新星前身星的兩大主流模型。該國際合作團隊研究發現,在

Ia型超新星的單簡併星模型中,白矮星只能在一個很窄的吸積率範圍內從伴星穩定吸積物質(當吸積率足夠高時,白矮星將形成紅巨星或觸發光學厚星風;當吸積率變低時,則會觸發新星爆發)。以往研究認為,白矮星在這個吸積率範圍內質量可以穩定增加,最後發生Ia型超新星爆炸。但該團隊通過研究發現,在白矮星吸積富氦物質時在這個穩定燃燒帶內還存在一個臨界吸積率。當吸積率高於該臨界吸積率時,在白矮星接近錢德拉塞卡質量極限時會發生偏離中心的碳燃燒,偏離中心的碳燃燒會將整個碳氧白矮星燒成一顆氧氖鎂白矮星(氧氖鎂白矮星將由鎂的電子俘獲解除電子簡併壓塌縮成一顆中子星)。

相關研究成果發表於 MNRAS 上。該研究得到了國家自然科學基金創新群體項目、中科院前沿科學重點研究計劃(拔尖青年人才類)的資助。

圖1.白矮星從伴星吸積物質。(圖片來源:www.astroart.org)

圖2.白矮星初始質量vs.吸積率。當吸積率足夠高時,白矮星將形成紅巨星或觸發光學厚星風;當吸積率變低時,觸發新星爆發;碳氧白矮星只能在一個很窄的吸積率範圍內穩定吸積物質;藍色虛線為臨界吸積率(圖片來源: Wang, Podsiadlowski & Han 2017, MNRAS, 472, 1593)


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