云南天文臺(tái)Ia型超新星前身星物質(zhì)吸積機(jī)制研究獲新進(jìn)展
7月11日,美國(guó)《天體物理雜志通訊》(The Astrophysical Journal Letters, 772, L18)發(fā)表了中科院云南天文臺(tái)錢聲幫研究員和時(shí)光博士等在Ia型超新星前身星物質(zhì)吸積機(jī)制研究方面獲得的工作進(jìn)展,并發(fā)現(xiàn)銀河系中一百萬(wàn)年內(nèi)即將爆炸的Ia型超新星前身星候選體。
Ia型超新星被譽(yù)為宇宙中的“標(biāo)準(zhǔn)燭光”。Ia型超新星的測(cè)距表明宇宙正在不斷加速膨脹,揭示了宇宙中存在暗物質(zhì)和暗能量。由于這一重大研究的取得,美國(guó)/澳大利亞的三位科學(xué)家薩爾·波爾馬特、布萊恩·施密特和亞當(dāng)·里斯獲得了2011年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。但是,其起源仍是天體物理中未解決的科學(xué)問(wèn)題。
超軟X-射線源被認(rèn)為是Ia型超新星前身星最可能的候選體。它們是由一顆碳/氧(C/O)白矮星和伴星組成的密近雙星系統(tǒng)。碳/氧白矮星吸積伴星的物質(zhì)在表面發(fā)生穩(wěn)定熱核燃燒而產(chǎn)生超軟X-射線(20~80eV)輻射,并使碳/氧白矮星的質(zhì)量不斷增大。當(dāng)白矮星的質(zhì)量增大到錢德拉塞卡極限(約為1.44倍太陽(yáng)質(zhì)量)時(shí)發(fā)生Ia型超新星爆炸。然而,產(chǎn)生這樣的物理過(guò)程需要碳/氧白矮星每年從伴星吸積高達(dá)~10-7個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)。目前解釋這類雙星系統(tǒng)中存在如此高的吸積率的一個(gè)物理機(jī)制是:伴星天體被熱源照射后產(chǎn)生輻射外流,從而向白矮星轉(zhuǎn)移物質(zhì),這種機(jī)制預(yù)言雙星系統(tǒng)軌道周期將不斷增加。以往的研究認(rèn)為,物質(zhì)外流機(jī)制適用于軌道周期長(zhǎng)于10小時(shí),質(zhì)量比較小的超軟X-射線源。
半人馬座WX是銀河系中僅有的幾個(gè)超軟X-射線源之一,它是一顆軌道周期為10小時(shí)的南天區(qū)密近雙星。物質(zhì)外流機(jī)制預(yù)言這顆雙星的軌道周期將長(zhǎng)期增加。云南天文臺(tái)錢聲幫研究員和時(shí)光博士等利用阿根廷2.15米望遠(yuǎn)鏡對(duì)半人馬座WX進(jìn)行監(jiān)測(cè),由掩食光變信號(hào)到達(dá)地球的時(shí)間探測(cè)出這個(gè)雙星的軌道周期正在不斷地減小,與預(yù)期的恰恰相反。這使得半人馬座WX成為檢驗(yàn)超軟X-射線源中物質(zhì)吸積機(jī)制的一個(gè)重要研究對(duì)象。揭示了物質(zhì)外流機(jī)制不適用于軌道周期長(zhǎng)于10小時(shí)的超軟X-射線源,這類長(zhǎng)周期超軟X-射線雙星的物質(zhì)吸積應(yīng)該是由洛希瓣物質(zhì)轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)的。這意味著長(zhǎng)周期超軟X-射線雙星中伴星的質(zhì)量應(yīng)該超過(guò)碳/氧白矮星的質(zhì)量,伴星中大量物質(zhì)不斷通過(guò)內(nèi)拉格朗日點(diǎn)流向白矮星。白矮星吸積豐富的物質(zhì),通過(guò)穩(wěn)定的熱核燃燒輻射超軟X-射線,同時(shí)不斷增加自身的質(zhì)量,并將產(chǎn)生Ia型超新星。半人馬座WX的軌道周期變化時(shí)標(biāo)約為81萬(wàn)年,表明它可能是銀河系中一百萬(wàn)年內(nèi)將發(fā)生爆炸的Ia型超新星前身星候選體。
該成果得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助(批準(zhǔn)號(hào):11133007)。論文信息:Qian,?S.-B.; Shi,?G.; Fernández?Lajús,?E.; Di?Sisto,?R.?P.; Zhu,?L.-Y.; Liu,?L.; Zhao,?E.-G.; Li,?L.-J., Is WX Cen a Possible Type Ia Supernova Progenitor with Wind-driven Mass Transfer? 2013, ApJ 772, L18.