一支多边合作的国际天文团队由多所大学和研究机构的研究人员组成,北京大学——卡福利天文学与天体物理学研究所(KIAA-PKU)、卡耐基天文台、俄亥俄大学、迭戈·波塔利斯大学、华沙大学天文台、珊瑚塔天文台、 利物浦约翰·莫尔斯大学(LJMU)、 哈佛—斯密森尼天体物理中心(CfA)、 洛斯·阿拉莫斯国家实验室(LANL)共同开展的天文研究项目称为ASAS-SN,北京大学的研究人员在合作项目中发挥了关键作用。国际合作团队发现了迄今观测的最明亮超新星——ASAS-SN-15lh,《科学》杂志发表了团队的研究成果。
超新星是宇宙中最明亮的天体,大质量恒星在生命晚期产生了剧烈的爆炸现象,人类早在2000年前就记录了超新星暴事件,在过去的20年,天文学家发现了一类罕见的新型超新星,它发出了超亮的光芒,比普通超新星的亮度高出100倍到1000倍。根据现有的磁中子星物理模型的推测,超亮的超新星由磁星或中子星驱动,超强磁场的磁星形成了超级闪亮的动力之源,好像一部“磁力发动机的作用”。超强磁场的旋转放大了超新星暴的能级,显著增强了超新星的亮度。北京大学的天文学家认为,ASAS-SN-15lh的亮度超出了磁中子星物理模型预测的结果,或者寻求新物理学机制的解读,或者修正现有的磁中子星物理模型。
与直观的感受正好相反,超亮的超新星非常罕见,难以发现,它们通常在低亮度的星系形成,这些星系含有活跃的正在形成的恒星,传统使用的标定超新星的方法是在天空搜索中锁定低恒星诞生率的明亮星系,为了新发现超亮的超新星,他们使用了太空自动观测系统(ASAS-SN)。国际合作团队的总部设在俄亥俄大学,研究人员使用了世界14厘米望远镜网络,两到三个夜晚对可见太空进行一次巡视,以找到十分明亮、好似“星星点灯”的超新星,太空自动观测系统是目前唯一能够发现普通超新星的实测工具,适合搜索距离地球大约3、5亿光年的超新星。
卡耐基天文台的本杰明·夏匹解释说,去年的6月14日,他们在一个距离未知的星系发现了一颗正在发生爆发的超新星,在随后的观测中使用了智利拉斯·康帕纳斯天文台的望远镜,一系列的观测结果证实了超新星ASAS-SN-15lh的存在性,它的光谱线符合在其它氢元素贫乏的超亮超新星的特征,但北大——卡福利天文学和天体物理学(KIAA)的研究人员认识到这个超新星的特征非同一般,它比之前发现的所有超新星亮出了两倍,ASAS-SN-15lh在爆发高峰期的亮度几乎相当于整个银河系的50倍。
卡耐基天文台的尼迪亚·莫雷尔解释说,第一批光谱看起来似乎没有什么特别之处,他们很快地鉴定了超新星的类型,令人感到吃惊的是难以判断它是不是一颗常规的超新星,当时的第一反应就是觉得它是一种不可思议的超新星,仅仅满足有趣的体验还不够,他们需要获得更多的观测结果,他们使用了南非的大型望远镜和麦哲伦粘土望远镜,通过对高精度光谱的分析,他们掌握了这个超新星所在的主星系的距离并计算了它的极高亮度。
合作团队确定了ASAS-SN-15lh宿主星系的类型,它是一个诞生了超亮超新星的十分不规则的星系,他们提出随之了这种类型的超新星怎样形成的问题,它的宿主星系不是典型的、正在形成恒星的低亮度星系,天文学家之前发现的含有超亮超新星的主星系通常亮度较低,ASAS-SN-15lh的宿主星系事实上比银河系的亮度更高。这颗非同小可的超新星释放了巨大能量,从而挑战了目前磁星形成的流行理论,为了理解这个异乎寻常的天体,合作团队需要进行更多的观测和研究,他们想要了解这颗超亮的超新星拥有怎样的能量形成机制。“宇宙有多大,我想去看看”,团队成员想要了解在宇宙的其它区域是否存在其它类似的超新星,这些不平凡的科学想法关乎了磁中子星理论的未来。
(编译:2016-1-20)
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