中新網(wǎng)北京3月5日電 (記者 孫自法)在銀河系的近鄰宇宙中，富含氫元素的II-P型超新星約占全部超新星數(shù)量的35%-40%，其從何而來一直備受天文學(xué)界關(guān)注。
記者3月5日從中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(國(guó)科大)獲悉，由該校天文與空間科學(xué)學(xué)院/中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)孫寧晨副教授領(lǐng)銜的國(guó)際合作研究團(tuán)隊(duì)，最近在超新星起源領(lǐng)域研究取得重大突破——首次為II-P型超新星的雙星起源提供了強(qiáng)有力的觀測(cè)證據(jù)。
本項(xiàng)研究的超新星SN 2018gj在宿主星系中的位置，并藝術(shù)呈現(xiàn)其雙星前身星演化至爆發(fā)的完整過程。(牛澤茜 繪制)這項(xiàng)重要天文學(xué)研究進(jìn)展的相關(guān)成果論文，近日以“一個(gè)II-P型超新星的雙星并合前身星”為題在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)通報(bào)》(Science Bulletin)發(fā)表。
論文共同第一作者和共同通訊作者孫寧晨介紹說，在本項(xiàng)研究過程中，研究團(tuán)隊(duì)成功捕捉到II-P型超新星SN 2018gj的前身星。盡管該前身星的恒星大氣參數(shù)與其他II-P型超新星前身星相似，然而，它反常地位于宿主星系邊緣異常年老的環(huán)境中，且超新星的光變曲線呈現(xiàn)出異常短暫的“平臺(tái)期”。
為解開這一謎團(tuán)，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新融合了前身星直接探測(cè)、環(huán)境星族分析以及其爆發(fā)過程的流體動(dòng)力學(xué)模擬等關(guān)鍵手段，成功證實(shí)這些觀測(cè)特征指向該超新星的雙星起源。
同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還借助新一代雙星演化模擬程序，成功揭示出該前身星系統(tǒng)經(jīng)歷的一系列雙星間質(zhì)量交換及并合的復(fù)雜演化歷史。
論文第一作者、國(guó)科大特別研究助理牛澤茜博士認(rèn)為，這項(xiàng)研究工作，還凸顯出雙星相互作用在塑造超新星多樣性上起到的關(guān)鍵作用。
本項(xiàng)研究成果的相關(guān)示意圖。(國(guó)科大研究團(tuán)隊(duì) 供圖)在論文共同作者、國(guó)際知名天體物理學(xué)家、英國(guó)牛津大學(xué)天體物理系菲利普·波德西亞德洛夫斯基(Philipp Podsiadlowski)教授看來，此次研究的一大亮點(diǎn)，就是利用美國(guó)哈勃和斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備，對(duì)所有可能性進(jìn)行仔細(xì)分析，完整揭示II-P型超新星及其前身星的來龍去脈，終于首次證實(shí)這類超新星長(zhǎng)期預(yù)測(cè)但一直未被觀測(cè)到的雙星并合前身星。
孫寧晨指出，本項(xiàng)研究工作是觀測(cè)天文學(xué)家與理論天文學(xué)家深度交叉合作的典范，不僅為II-P型超新星的雙星起源這一長(zhǎng)期懸而未決的問題提供可靠證據(jù)，也為搜尋更多“隱藏”的超新星起源開辟了新路徑。隨著中國(guó)空間站巡天空間望遠(yuǎn)鏡、司天工程和美歐加合作詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡(JWST)、美國(guó)薇拉·魯賓天文臺(tái)的時(shí)空遺珍巡天(LSST)等中外新一代天文設(shè)施的投入使用，未來有望發(fā)現(xiàn)更多未知起源的超新星事件。
據(jù)了解，超新星是宇宙中最劇烈的天文爆發(fā)現(xiàn)象之一，是時(shí)域天文學(xué)時(shí)代的核心研究課題。揭示其起源于何種前身星對(duì)于理解大質(zhì)量恒星演化、爆發(fā)機(jī)制、致密天體形成等重大科學(xué)問題具有至關(guān)重要的意義。理論界早在數(shù)十年前便推測(cè)此類超新星可能源于雙星系統(tǒng)，近年研究甚至顯示其雙星起源比例高達(dá)30%-50%。不過，其雙星起源此前始終缺乏確鑿的觀測(cè)證據(jù)。(完)