开普勒|400年前爆发的超新星,现在仍在高速膨胀,达到音速2.5万倍


开普勒|400年前爆发的超新星,现在仍在高速膨胀,达到音速2.5万倍
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【开普勒|400年前爆发的超新星,现在仍在高速膨胀,达到音速2.5万倍】
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开普勒|400年前爆发的超新星,现在仍在高速膨胀,达到音速2.5万倍
公元1604年 , 夜空中突然有一颗超新星爆发 , 成为后来近400年间唯一肉眼可见的超新星 。 这颗超新星 , 被行星三大定律的发现者开普勒发现 , 因此又被称作开普勒超新星 。
时至今日 , 这颗超新星的爆发已经过去416年了 。 在宇宙的尺度上 , 416年几乎相当于是一瞬间 , 因此 , 它对于我们了解超新星刚刚爆发所经历的变化至关重要 。 同时 , 和许多几十万光年外的同类超新星相比 , 它和我们的距离只有2万光年 , 观测起来也相对更容易一些 。 正是由于这两个原因 , 开普勒超新星一直是科学家们重点研究的对象 。
通过对几十年前和最近的观测数据进行对比 , 科学家惊讶地发现:尽管过了四百多年的时间 , 被炸出的物质一点没有减速 , 仍然在疯狂地向外扩张 。 根据科学家的观测 , 这些物质的最高扩散速度竟然达到了每秒8700公里 , 也就是每小时超过了3000万公里!这整整是空气中音速的25000倍 , 也就是近乎于3%的光速!
你可能会想:“宇宙本来就是真空的 , 没有空气阻力 , 这些物质自然可以始终加速下去 , 这有什么好奇怪的?”
乍一听 , 这么说也有道理 , 但实际情况并非如此 。
观测显示 , 开普勒超新星是一颗典型的Ia型超新星 。 这种超新星由两颗恒星组成 , 其中一颗是白矮星 , 另一颗是主序星 。 白矮星引力非常强 , 可以吞噬伴星的物质 , 增加自己的质量 。 当它的质量达到太阳的1.44倍时 , 就会发生热核爆炸 , 亮度迅速蹿升 , 于是就变成了一颗Ia型超新星 。
在这个过程中 , 伴星的物质并没有完全落入这颗白矮星上 。 有一些物质会围绕在这个双星系统周围 , 形成一个云状结构 , 天文学上称之为星周介质 。 当Ia型超新星爆发的时候 , 这些物质就会跟着被炸开 。
利用NASA的钱德拉X射线太空望远镜在2000年、2004年、2006年、2014年和2016年期间对开普勒超新星拍摄的图像 , 德克萨斯大学阿灵顿分校Matthew Millard领导的天文学家团队对其喷射物的15个关键位置进行了观测 。 这些关键点在可见光波段无法观测 , 但是会在X射线波段“发光” , 被科学家观测到 。
2017年 , 他们再次利用钱德拉X射线望远镜对开普勒超新星进行了观测 。 这一次的观测 , 虽然方法与以往相同 , 但是利用了钱德拉的多个仪器所测得的光谱 , 因此获得的弥散速度和方向都比以往更加精确 。 通过图像的对比 , 他们可以计算这些位置在宇宙空间中的移动速度 。
(图片说明:钱德拉X射线望远镜在前四个年份拍摄到的开普勒超新星遗址 , 其中红色、绿色和蓝色分别代表着低能、中能和高能X射线 , 通过四张图片的对比可以清晰地看到物质在向外弥散 。 )
他们发现 , 除了少部分关键点在星周介质的作用下有所减速 , 这和理论是比较符合的 。 但更多的关键点则并没有表现出应有的限速现象来 , 它们就像是脱缰的野马一样 , 似乎完全不受任何控制 , 平均速度能够达到每秒4600公里!天文学家们在对其他类似的超新星进行观测的时候发现 , 即使是刚刚爆发几天或者几周 , 这些超新星喷射的物质也只有与它相似的速度 。


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