https://www.tam.museum/astronomy/astronomy_detail.php?lang=tw&id=631&fbclid=IwAR2_T-G3Sb6wc84ShapP-6fd3xV-vMDSbmsiz29DZy_mwdT-1lgyZdZJgZg理論上,還有一種結局是整個星體都被摧毀,沒有殘留任何星體。前兩者已經有實證,最後一項卻一直沒有發現過。現在,終於有實槌了。哈佛史密松恩天文物理中心(Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian)Sebastian Gomez等人發現SN 2016iet就是第一例炸到啥都不剩的超新星爆炸事件,並認為它是第一個確認的確是所謂的「不穩定對超新星(pair instability supernova)」的案例。 當一顆恆星的質量是太陽的數十倍,理論上認為當它生命終結,發生超新星爆炸時,其核心會加熱到能形成「電子(electron,或稱負電子)」和其反物質「正電子(positron,或稱正子)」的程度。不像中子星上的中子,當正負電子對相遇時會互滅,不再能支撐核心去抵抗重力,使恆星持續塌縮,卻又在收縮成奇異點而能形成黑洞之前,驟然點燃熱核反應,但這個熱核反應最後失去控制,導致整個恆星發生爆炸,這就是所謂的「不穩定對超新星」。
這種超新星一直存在於理論中。天文學家之前曾觀測到幾個「候選者」,例如2007bi和ASASSN-151h,但天文學家無法收集到足夠的恆星爆炸前的質量和其他性質的訊息,無法給予實證。
SN 2016iet不一樣。天文學家用自動搜尋系統從蓋亞影像中發現這顆超新星,卡塔利納即時瞬變事件巡天(Catalina Real-Time Transient Survey)和泛星瞬變事件巡天(Pan-STARRS Survey for Transients)也分別在2017年1月和3月拍攝到這顆超新星。這些觀測證明,超新星爆炸後沒有遺留任何殘骸。這些觀測也顯示爆炸恆星隸屬於一個矮星系,但它是沒有伴星的單星,離它的宿主星系約54,000光年遠,比銀河系邊緣到銀河系中心的距離還遠。而後數年,這些天文學家利用位在智利的麥哲倫巴德6.5米望遠鏡(Magellan Baade Telescope)和其他地面望遠鏡追蹤觀測SN 2016iet的光譜,觀察它的變化。
2014年9月和2018年7月觀測的SN 2016iet超新星及其所在宿主星系的影像。其中在2014年影像中可見圈起的位置裡尚未出現星體跡象。右方為麥哲倫望遠鏡拍攝的影像。
初始光譜觀測顯示沒有氫氣,所以天文學家將之歸類為I型超新星。他們也測量了它的距離,顯示它的光走了將近10億光年才抵達地球。但這天體的性質並不符合任何其他的歸屬特性,事實上,它和目前任何已知的超新星都沒有相似之處。這些天文學家首先懷疑的是不是自己哪裡搞錯了。
後來他們利用數座地面望遠鏡拍攝影像,追蹤超新星亮度逐漸變暗的狀況。這個光變曲線可用以測試各種解釋爆炸理論的正確性。研究結果認為這個天體在爆炸前的質量約在55到120倍太陽質量之間,甚至可能達200倍太陽質量。雖然在它短短數十載的生涯中可能已經喪失部分外層大氣的物質,其將物質拋向太空的速率高達每年3倍太陽質量之多!
更甚者,這個被摧毀的恆星周遭環境中比氫和氦還重的重元素非常稀少,換言之,它的金屬豐度很低,這意味著這顆星出生和死亡都是在一個自大霹靂後改變不多,仍保持非常原始狀態的區域。如此一來,無論它的質量還是它所處的環境,這顆星都非常類似宇宙的第一代恆星,而這正是不穩定對超新星的最佳候選者之一,但與其他第一代恆星不同的是:天文學家們還有機會測量它爆炸之前的前身恆星的質量和金屬豐度,並由此檢視是否與理論預期相符。關於不穩定對超新星的概念已經提出數十年了,但SN 2016iet是第一個提供觀測證據的天體,使天文學家在這研究領域中前進了一大步,讓Gomez等人著實興奮不已。(編譯/張桂蘭)