姓名： 李凱 ? 學(xué)號：17021211112
轉(zhuǎn)載自：http://mp.weixin.qq.com/s/t0HYSyM1Ov_x5COOBZENZA
【嵌牛導(dǎo)讀】：宇宙中乳蛾，每秒鐘都有恒星死去敛纲。雖然恒星結(jié)束生命的方式不外乎核塌縮和熱核爆炸兩種，但它們結(jié)合各自的物理暮屡、化學(xué)狀態(tài)，細(xì)化出無數(shù)種死法毅桃。真是應(yīng)了那句話：有一萬種死法褒纲，你要選哪種？可有顆恒星卻不走尋常路钥飞，它似乎選擇了恒星的第10001種死法莺掠。
【嵌牛鼻子】：超新星 ?核塌縮 ?熱核爆炸
【嵌牛提問】：恒星消亡的特殊方式？
【嵌牛正文】：標(biāo)準(zhǔn)的超新星都是相似的读宙，特殊的超新星各有各的不同彻秆。
11月9日出版的《自然》雜志就介紹了一個特殊的超新星爆發(fā)。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一顆被命名為iPTF14hls的超新星在近兩年的時間里唇兑，爆發(fā)了5次酒朵。在全球大視場巡天開展得如火如荼的當(dāng)下，每天都會發(fā)現(xiàn)十幾顆超新星扎附，但恒星走向卻前所未有蔫耽。我國清華大學(xué)和國家天文臺的研究人員作為該研究的合作者，利用國內(nèi)的中小型望遠(yuǎn)鏡設(shè)備為這項工作貢獻(xiàn)了重要數(shù)據(jù)留夜。
1
一波三折的發(fā)現(xiàn)過程
2014年9月22日匙铡，著名的帕勒瑪瞬變源巡天項目（Intermediate?Palomar?Transient?Factory；iPTF）利用大視場相機(jī)發(fā)現(xiàn)了一個突然變亮的點(diǎn)碍粥。作為一顆超新星候選體鳖眼，它被命名為iPTF14hls。按照傳統(tǒng)的超新星研究過程嚼摩，應(yīng)該迅速尋找大口徑望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行光譜證認(rèn)钦讳。出于某些原因，iPTF并未公布該超新星的發(fā)現(xiàn)信息枕面，也沒有啟動后續(xù)的監(jiān)測蜂厅。
iPTF14hls的觀測圖像
兩個月后，另外一個超新星巡天卡特琳娜實(shí)時瞬變源巡天（Catalina?Real-Time?Transient?Survey）也于11月18日獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了該超新星的爆發(fā)膊畴。因為看起來亮度變化不大，天文學(xué)家沒有對這顆超新星更進(jìn)一步關(guān)注病游。
2015年第一天唇跨，國家天文臺與清華大學(xué)聯(lián)合開展的超新星巡天項目（Tsinghua-Naoc?Transient?Survey；TNTS）探測到了這顆超新星的再次變亮衬衬，并于2015年1月8日利用國家天文臺2.16米望遠(yuǎn)鏡觀測了它的第一條光譜买猖。光譜顯示，這是一顆IIP型超新星滋尉。這類超新星在爆發(fā)時包含有大量的氫和氦元素玉控，其亮度會在爆發(fā)后保持50-100天的緩慢變化。這與之前的觀測相符合狮惜。因此中國超新星研究者判斷這是一顆普通的IIP型超新星高诺，再次錯失了這個重大發(fā)現(xiàn)。
100天后碾篡，iPTF14hls迎來了第三次的亮度增加虱而，大量的望遠(yuǎn)鏡將鏡頭對準(zhǔn)“事發(fā)地點(diǎn)”，開始對iPTF14hls進(jìn)行集中觀測开泽。此后的300天內(nèi)牡拇，科學(xué)家又探測到至少兩次亮度增加的現(xiàn)象。也就是說，在長達(dá)600多天的時間內(nèi)惠呼，這顆超新星至少5次突然變亮导俘，然后又暗淡下去。
iPTF14hls所在星系有個長長的名字SDSS?J092034.44+504148.7剔蹋，距離地球約4億光年旅薄。之所以科學(xué)家對這個星系的距離并不十分確定，是因為它實(shí)在是太過暗淡滩租、太過平淡無奇赋秀，因此在之前從未將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)它。而超新星iPTF14hls五次爆發(fā)的“事跡”在天文界前所未有律想，讓iPTF14hls和它所在的星系成為科學(xué)家們關(guān)注的焦點(diǎn)猎莲。
2
恒星生命的終點(diǎn)
超新星是恒星演化生命終點(diǎn)的一種結(jié)束形式。當(dāng)恒星耗盡其內(nèi)部的核反應(yīng)原料時技即，會開始不可阻擋的塌縮著洼，隨后產(chǎn)生劇烈的爆發(fā)。爆發(fā)會讓恒星的亮度迅速增加10個量級以上而叼，并將恒星的大部分物質(zhì)以上萬公里/秒的速度拋射到空曠的宇宙中身笤。
在宇宙空間中，每秒鐘都有一次超新星爆發(fā)在上演葵陵，而人類所有的探測設(shè)備集中在一起也只發(fā)現(xiàn)其中的十萬分之一∫狠現(xiàn)有的超新星觀測數(shù)據(jù)顯示，絕大部分超新星會在爆發(fā)后的幾十天到1年內(nèi)脱篙，亮度下降到觀測儀器的探測極限以下娇钱，最終從我們的視野中消失，遺留下一個中子星或者黑洞绊困，又或者尸骨無存文搂。
超新星這個名詞的出現(xiàn)迄今不到百年時間。上世紀(jì)末最后十年秤朗，隨著SN1987A爆發(fā)煤蹭、超新星作為標(biāo)準(zhǔn)燭光測量宇宙、以及部分超新星與伽瑪暴成協(xié)等重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一一出現(xiàn)取视，越來越多科學(xué)家將目光聚焦到超新星硝皂。
根據(jù)光度變化曲線和光譜特征，超新星可以被分為很多類型作谭。其中所占比例最大的兩類吧彪，分別是來源于主序質(zhì)量到達(dá)8-16個太陽質(zhì)量紅巨星爆發(fā)的IIP型，和吸積伴星質(zhì)量達(dá)到質(zhì)量極限最終爆發(fā)的Ia型丢早。最近十年姨裸，隨著更多大視場超新星巡天項目的開展秧倾，越來越多的特殊超新星的出現(xiàn)，為超新星研究揭開了新的篇章傀缩。
SN1054爆發(fā)留下的蟹狀星云
3
不斷復(fù)活的“僵尸”超新星
一般來說那先，超新星爆發(fā)后會在幾天或者幾周內(nèi)達(dá)到光度極大，然后逐漸黯淡赡艰。當(dāng)然售淡，凡事有例外，超新星在爆發(fā)后出現(xiàn)多次光度增亮現(xiàn)象也曾有過先例慷垮。比如著名的SN?1987A和1993J揖闸，由于一部分光子直到爆發(fā)較晚期才能脫離超新星束縛，導(dǎo)致它們在暗淡后再次變亮料身。
iPTF14hls被天文學(xué)家戲稱為“僵尸”超新星汤纸。它在演化的終點(diǎn)遲遲不肯離去，多次爆發(fā)芹血。到底是什么讓它一再“復(fù)活”贮泞？
對于超新星再次變亮，天文學(xué)家有多種解釋幔烛。適用于最多場景的是鎳元素56號同位素的衰變啃擦。在演化的最后階段，恒星會在高溫高壓狀態(tài)下合成鎳元素的56號同位素饿悬，之后它會通過放射性衰變令蛉，緩慢地變?yōu)殂t和鐵，并釋放能量狡恬，使超新星再次變亮言询。SN1987A和1993J再次變亮的機(jī)制就與這種機(jī)制類似，但它一般只會使超新星產(chǎn)生一到兩次的亮度增加傲宜，與iPTF14hls觀測到的多次變亮不符。
其次夫啊，如果超新星爆發(fā)時函卒，其周圍有一個前身星星風(fēng)吹出的物質(zhì)殼層，那么當(dāng)爆發(fā)拋出的物質(zhì)進(jìn)入這些殼層后撇眯，會與這些殼層發(fā)生相互作用报嵌，加熱這些物質(zhì)使其發(fā)出輻射。輻射提供的能量會使超新星的亮度下降速度減緩熊榛，并且會伴隨有射電和X射線的輻射锚国。但對iPTF14hls的觀測并沒有探測到射電或者X射線的輻射。
第三種可能玄坦，如果超新星爆發(fā)后形成一個高速旋轉(zhuǎn)的磁場較強(qiáng)的中子星（旋轉(zhuǎn)周期一般小于30毫秒）血筑，這樣的中子星會因為旋轉(zhuǎn)速度的減緩绘沉，使其旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化為輻射能，為超新星的輻射注入新的能量豺总。但這樣的能量注入一般是單次的车伞，也無法解釋iPTF14hls的5次變亮，而且現(xiàn)有的模型也不支持包含有大量氫元素的恒星產(chǎn)生這樣的高速強(qiáng)磁場中子星喻喳。
iPTF14hls的光變曲線與典型IIP型超新星光變曲線對比
研究表明另玖，在爆發(fā)之前，iPTF14hls的可能是一顆質(zhì)量超過100個太陽質(zhì)量的低金屬豐度恒星表伦。這種恒星生命晚期會在特定的條件下產(chǎn)生正負(fù)電子對谦去，使得恒星的狀態(tài)方程發(fā)生變化，導(dǎo)致其不穩(wěn)定性增加蹦哼，進(jìn)而拋出部分外層物質(zhì)鳄哭，并重新達(dá)成穩(wěn)定的狀態(tài)方程。多次重復(fù)這個過程就會在超新星外部形成多重殼層翔怎。最終恒星徹底死亡爆發(fā)后窃诉，拋出的物質(zhì)與不同殼層的相互作用就會產(chǎn)生iPTF14hls的奇特光變曲線。
遺憾的是赤套，該模型預(yù)言在超新星在爆發(fā)時候?qū)p失絕大多數(shù)氫元素飘痛，這與iPTF14hls光譜中發(fā)現(xiàn)較強(qiáng)的氫譜線相悖，而且模型預(yù)計的爆發(fā)總能量比實(shí)際觀測到的要低一個量級容握。如此看來宣脉，該模型也不是iPT14hls這類奇特超新星爆發(fā)的最終答案。
未來更多這類超新星的早期觀測數(shù)據(jù)剔氏，加上日益完備的恒星演化模型塑猖，也許會讓我們發(fā)現(xiàn)恒星的一種新死法。
