日本理化學(xué)研究所天體物理學(xué)家的模擬表明：銀河系附近星系中的一些超新星，可能起源于由兩顆恒星合并而成的藍(lán)超巨星爆炸。這種爆炸的不對(duì)稱性質(zhì)，可能會(huì)提供在哪里尋找在這場(chǎng)恒星災(zāi)難中誕生難以捉摸的中子星線索。

當(dāng)一顆大質(zhì)量恒星核心不能再承受自身引力時(shí)，就會(huì)發(fā)生核心塌陷超新星。核心自行塌陷，引發(fā)猛烈的爆炸，炸開恒星的外層，留下一個(gè)中子星或黑洞。

1987年天文學(xué)家看到一顆恒星在大麥哲倫星云中爆炸，大麥哲倫星云是我們銀河系最接近的鄰居之一。從那時(shí)起，科學(xué)家們一直在深入研究這顆被稱為SN1987A的超新星，以了解這顆恒星的性質(zhì)及其命運(yùn)。這類超新星的前身通常是一顆紅色超巨星，但觀測(cè)表明SN1987A是由一顆致密的藍(lán)超巨星引起。日本理化學(xué)研究所天體物理大爆炸實(shí)驗(yàn)室的小野雅美說：

為什么前身恒星是藍(lán)色超級(jí)巨星，這一直是個(gè)謎。同時(shí)，SN1987A的X射線和伽馬射線觀測(cè)顯示，噴出的物質(zhì)中有放射性鎳團(tuán)。這種鎳是在恒星崩塌時(shí)在核心形成，現(xiàn)在正以每秒超過4000公里的速度從恒星上疾馳而去。以前對(duì)超新星的模擬，一直無法完全解釋這種鎳是如何如此迅速地逃逸出來的。研究模擬了四顆前體恒星的非對(duì)稱核心塌縮超新星爆炸，并將它們與SN1987A的觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較。

最接近的匹配涉及由兩顆恒星合并而成的藍(lán)超巨星祖先：一顆紅色超巨星和一顆主序星。在合并期間，較大的恒星會(huì)從較小伴星中剝離物質(zhì)，而較小的伴星向內(nèi)盤旋，直到完全被吸收，形成一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的藍(lán)色超級(jí)巨星，這是第一次對(duì)這顆超新星的鎳塊進(jìn)行雙星合并情景測(cè)試，模擬準(zhǔn)確地再現(xiàn)了鎳塊的高速運(yùn)動(dòng)以及兩股噴出物。模擬還可能有助于找到超新星期間形成的中子星，盡管搜索了30年，它仍然沒有找到。

在非球面爆炸中，中子星可能被踢向與大部分拋射物相反的方向，小野雅美的研究團(tuán)隊(duì)建議天文學(xué)家應(yīng)該在拋射物內(nèi)部區(qū)域北部尋找這顆中子星。研究對(duì)SN1987A中的物質(zhì)混合現(xiàn)象進(jìn)行了非球面核坍縮超新星三維流體動(dòng)力學(xué)模擬。研究了四種超新星模型和參數(shù)化非球面爆炸的影響，這四個(gè)超新星前模型包括一個(gè)藍(lán)超巨星(BSG)模型。另外兩個(gè)是基于單星演化的BSG模型和兩個(gè)紅超巨星(RSG)模型。

在所研究的爆炸(模擬)模型中，從觀測(cè)到的[FeⅡ]譜線剖面推斷，具有雙星合并前驅(qū)模型和非對(duì)稱雙極爆炸的模型，再現(xiàn)了對(duì)高速56Ni質(zhì)量的約束，這種爆炸引發(fā)了噴射狀的爆炸。雙星合并前身模型用于物質(zhì)混合的優(yōu)點(diǎn)是C+O核和氦層的ρr3剖面平坦且延伸較小，這可能是以小的氦核質(zhì)量為特征。從最優(yōu)爆炸模型出發(fā)，研究預(yù)測(cè)了雙極爆炸軸方向(最強(qiáng)爆炸方向)和中子星(NS)的沖擊速度和方向。

博科園｜研究/來自：日本理化學(xué)研究所

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab5dba

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