科学家发现第三种超新星：或能解开蟹状星云起源

据外媒报道，一个国际天文学家小组观测到第一种新型超新星。这一发现证实了40年前的一个预测，这可能会对恒星的生与死产生新的认识 。这项研究于2021年6月28日发表在《Nature Astronomy》上。

加州大学戴维斯分校物理和天文学教授Stefano Valenti是发现和描述超新星2018zd的团队成员，他指出：“天文学中的一个主要问题是比较恒星是如何演变和消亡的。由于还存在许多环节缺失，所以这非常令人兴奋。”

目前已知的超新星有两种。当一颗质量是太阳10倍以上的大质量恒星耗尽燃料，其核心坍缩成黑洞或中子星时就会出现核心坍缩超新星。白矮星则是质量达到太阳质量8倍的恒星的残骸，当它爆炸时会产生热核超新星。

1980年，东京大学的Ken’ichi Nomoto预测了第三种超新星，称为电子捕获超新星。

使大多数恒星在自身引力下免于坍塌的是它们中心核心产生的能量。在一个捕捉电子超新星中，当内核耗尽燃料时，重力会迫使内核中的电子进入它们的原子核进而导致恒星向内部坍缩。

晚期光谱的证据

超新星2018zd是在2018年3月被发现的--约在爆炸后3小时。哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜的档案图像显示，一个模糊的天体可能是爆炸前的恒星。这颗超新星离地球相对较近，在NGC2146星系中距离约3100万光年。

这个研究小组由Daichi Hiramatsu领导，他是加州大学圣巴巴拉分校和拉斯坎布雷斯天文台的研究生，在接下来的两年里其收集了关于这颗超新星的数据。来自加州大学戴维斯分校的天文学家们在爆炸两年后对这颗超新星进行了光谱分析，这是证明2018zd是一颗电子捕获超新星的证据之一。

研究人员Azalee Bostoem表示：“我们有一个非常精致、非常完整的数据集，它记录了（电子捕获超新星的）兴起和衰落。”Yize Dong则补充称，数据包括来夏威夷凯克天文台10米望远镜收集到的非常晚期的数据。

理论预测，电子捕获超新星在数年后会显示出不寻常的恒星化学光谱。

Valenti指出：“我们观察到的Keck光谱清楚地证明，SN 2018zd是我们认为的最佳电子捕获超新星。”

最近的光谱数据并不是拼图的唯一部分。该团队还浏览了所有发表的超新星数据，他们发现虽然一些超新星拥有一些预测电子捕获超新星的指标，但只有SN 2018zd拥有所有六种指标：一个超渐近巨星支(SAGB)类型的表观祖星、强超新星前质量损失、不寻常的恒星化学光谱、弱爆炸、小放射性、一个富含中子的核。

“我们一开始问‘这个怪人是什么？’然后我们研究了SN 2018zd的每个方面，并意识到所有这些都可以在电子捕获场景中得到解释，”Hiramatsu说道。

解释蟹状星云起源

这些新发现还揭示了过去最著名的超新星的一些奥秘。公元1054年，银河系发生了一颗超新星。根据中国的记录，它非常明亮，白天可以看到它23天，晚上可以看到它将近两年。由此产生的遗迹--蟹状星云--已经被详细研究过了。它以前是电子捕获超新星的最佳候选，但这并不确定，部分原因是爆炸发生在近1000年前。新结果增加了蟹状星云形成事件是一个电子捕获超新星的信心。

“我很高兴这个电子捕获超新星终于被发现了，我的同事和我曾预测它的存在并认为其跟40年前的蟹状星云有关。这是观察和理论结合的一个很好的例子，”Nomoto说道。