无氢超新星揭示了恒星的剧烈死亡阵痛


这是艺术家对一颗黄色超巨星与一颗蓝色主序伴星的近双子星的印象,与Kilpatrick等人(2021年)在2019yvr祖系统中导出的属性类似。如果到2019yvr的前星系是这样的双子星,那么它一定有过非常密切的相互作用,在过去的100年里,在这颗黄色超巨星爆炸成为超新星之前,从它身上剥离了大量的氢。信贷:Kavli IPMU / Aya Tsuboi

一颗奇怪的黄色超新星爆发前恒星让天体物理学家重新评估了宇宙中质量最大的恒星死亡的可能性。

该小组在今天发表在《皇家天文学会月刊》上的一项新研究中描述了这颗奇特的恒星及其产生的超新星。

在它们生命的尽头,冷的、黄色的恒星通常被氢所覆盖,这掩盖了恒星炎热的、蓝色的内部。但这颗黄色的恒星,位于室女座星系团中,距离地球3500万光年,在爆炸时神秘地缺少这一关键的氢层。

西北大学天体物理学跨学科探索与研究中心(CIERA)的博士后研究员查尔斯·基尔帕特里克(Charles Kilpatrick)领导了这项研究,他说:“我们以前从未见过这种情况。”“如果一颗恒星在没有氢的情况下爆炸,它应该是非常蓝色的——非常非常热。如果一颗恒星的外层没有氢,它几乎不可能有这么低的温度。我们研究了每一个能够解释这样一颗恒星的恒星模型,每一个模型都要求这颗恒星有氢,但从它的超新星来看,我们知道它没有。它延伸了物理上的可能性。”

基尔帕特里克也是年轻超新星实验的成员,该实验使用夏威夷Haleakalā的Pan-STARRS望远镜在超新星爆炸后捕捉到它们。年轻超新星实验在相对较近的螺旋星系NGC 4666中发现了超新星2019yvr后,该团队使用了美国宇航局哈勃太空望远镜拍摄的深空图像,幸运的是,该望远镜在恒星爆炸前两年半就观测到了这片天空。

“大质量恒星在爆炸前会做什么是一个未解之谜,”基尔帕特里克说。“在这种恒星爆炸成为超新星之前看到它是很罕见的。”

哈勃望远镜的图像显示了超新星的来源,这是一颗在爆炸前几年拍摄的大质量恒星。然而,爆炸几个月后,基尔帕特里克和他的团队发现,在恒星最后的爆炸中喷射出来的物质似乎与大量的氢发生了碰撞。这使得研究小组假设,这颗原始恒星可能在其死亡前几年就将氢排出了。

基尔帕特里克说:“天文学家怀疑,在我们看到超新星之前,恒星会经历剧烈的喷发或死亡的痛苦。”“这颗恒星的发现提供了一些最直接的证据,表明恒星经历灾难性的喷发,导致它们在爆炸前失去质量。如果这颗恒星发生了这些喷发,那么它很可能在爆炸前几十年就将氢排出了。”

在新的研究中,基尔帕特里克的团队还提出了另一种可能性:一个质量较小的伴星可能从超新星的前恒星中剥离了氢。然而,在超新星的亮度减弱之前,研究小组将无法寻找伴星,这可能需要长达10年的时间。

“不像它爆炸后的正常行为,氢的相互作用揭示了它是一种奇怪的超新星,”基尔帕特里克说。“但我们能够在哈勃的数据中找到它的原始恒星,这是一个例外。四五年后,我认为我们将能够了解更多发生了什么。”

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