天文学家能否预测超新星爆发？

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作者：Laurence Tognetti

翻译：何永强

校对：周奕宏 曹雷 涂天宇 王清山

排版：简稚珉

后台：李子琦

原文链接：https://phys.org/news/2022-09-astronomers-stars-supernovae.html

图注：NASA钱德拉X射线天文台拍摄的第谷超新星图像。

图源：x射线：NASA/CXC/RIKEN & GSFC/T.佐藤等；光学：DSS

一组日本研究人员最近提交给《高能天体物理现象》一项研究，他们讨论了对近邻II型超新星和银河超新星爆炸前兆信号进行观察和预测的可能性。这项研究有可能帮助我们更好地了解超新星在宇宙中发生的时间和方式。但是在超新星发生之前探测到它到底有多重要呢？

“在我看来，这在两个方面都很重要，”东京大学早期宇宙研究中心的天体物理学家、该研究的第一作者大地津奈博士说，“首先，虽然我们知道超新星（SNe）标志着大质量恒星的爆炸，但爆炸前发生了什么仍然是一个谜。事实上，最近的观测工作表明，标准的恒星演化理论并不能给出超新星前兆的预测。我们的论文声称，我们可以通过未来的观测深入探索这一前兆，这有助于加深我们对恒星演化的理解，完善现有的理论。其次，找到一个超新星前兆可以对即将爆发的超新星作出早期预警，并将有助于预留更多时间来协调多信使（光、中微子和引力波）观测。”

在这项研究中，研究人员使用了开源代码CHIPS（相互作用动力超新星的完整历史），为红超巨星的大规模爆发创建了这种放电的理论模型。这很有趣，因为2019年观测到的参宿四亮度变暗，引发了关于它可能成为超新星的讨论，它也是一颗红超巨星。事实证明，参宿四已经接近生命的尽头，但2021年的一项研究表示，它在10万年之后才会爆炸。但这项研究对我们理解参宿四的未来意味着什么呢？

“参宿四是一颗红超巨星，这正是我们在这篇论文中研究的恒星，”津奈博士解释说，“因此，如果参宿四很快爆炸，它可能会在超新星之前显示这种前兆辐射。由于参宿四离我们非常近，中微子探测器可以在超新星爆发前几日就探测到参宿四释放出的中微子。我们甚至可以在超新星爆炸之前进行多信使天文学研究。”

图注：参宿四是猎户座左肩的一颗恒星。

图源：腾讯网

该研究的发现表明，爆发的光变曲线由一个持续了几天的短暂激波脉冲驱动，随后是一个持续了数百天的长得多的冷却放电。对于能量较低的爆发，这一时期之后是一个暗淡的高峰期，由所谓的边界包层提供燃料，然后回拉。该研究的结论是，这样的大规模爆发事件“可以作为近期周边超新星的早期预警，这对核坍缩超新星的多信使研究很重要”。

“我要强调的一点是，我们在探测这种相当暗淡的前兆方面有着光明的未来，”津奈博士说，“例如，在几年内，鲁宾天文台将进行宽视场的巡天观测，其灵敏度比目前的巡天要高得多。其足以侦测到这样的前兆辐射，并可以探究大质量恒星引人注目的生命末期。”

图注：M1超新星遗迹。

图源：腾讯网

责任编辑：黄婧

牧夫新媒体编辑部

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图注：这张由美国宇航局的星系进化探测器拍摄的天鹅座环状星云的紫外线照片中，热尘埃和气体的缕缕卷须发出明亮的光芒。该星云位于大约1500光年外，是发生在5000到8000年前的一次大规模恒星爆炸留下的超新星遗迹。

图源：NASA/JPL-Caltech

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