天文学家可能发现了迄今为止最明确的罕见“对不稳定性”超新星实例之一。这是一种灾难性的爆炸，据信会彻底摧毁宇宙中一些质量最大的恒星，且不留任何残骸。详细描述这一罕见爆炸特性的论文已于5月15日上传至arXiv预印本服务器。
这一事件名为SN 2023vbw，于2023年10月由兹威基瞬变设施首次探测到，位于一个距离约13亿光年的小型贫金属矮星系的边缘。它最初被初步归类为II型超新星——即大质量恒星耗尽核燃料、在引力作用下坍缩并爆炸时产生的类型。但它的几个特性却与这一模型不符。
一个异常天体
在一项新研究中，天文学家对SN 2023vbw进行了详细观测和建模，以确定其真实本质。首个异常迹象来自它的光变曲线——即亮度随时间的变化。与II型超新星典型的平台式上升不同，在初始冷却阶段之后，SN 2023vbw持续上升，在大约190天时达到亮度峰值。
它还在190天到230天期间显示出亮度的快速下降。亮度消退后，爆炸曲线进入一个缓慢下降的平台，即所谓的“尾部”。它辐射的总能量约为3 × 1050尔格，是普通II型超新星的超过十倍。
在上升期间，爆炸进入了一个近乎恒定的温度状态，而其外壳继续膨胀。这种行为需要一个强大且持续的内部热源，这与典型的II型超新星不同。
随着超新星逐渐暗淡，禁戒发射线（一种特殊的光谱线）开始出现，在尾相阶段，氢线呈现出多重结构，并带有红移成分，表明喷出物与恒星死亡前抛出的盘状物质壳层相互作用。
一个“蓝色”的元凶
通过光变曲线建模显示，这次爆炸可能源于一颗罕见的蓝色超巨星。它的光变曲线形态与SN 1987A非常相似，后者是一颗也来自致密蓝色超巨星前身星的II型超新星。但SN 2023vbw的亮度显著更高，时间尺度更长，说明它的前身星质量大得多。
它的喷出物质量估计在170至350个太阳质量之间，爆炸的动能大约是普通铁核坍缩超新星所能产生的最大能量的60到130倍。
宿主星系的低金属丰度——约为太阳的十分之一——与不稳定对超新星的理论预测相符。
研究团队还提出，蓝超巨星可能通过双星系统中两颗大质量恒星的合并而形成。这一形成机制自然可以解释为何抛射物会与致密的盘状壳层发生相互作用。
不过，研究团队在论文中指出，仍存在重大不确定性：目前尚不清楚极高质量恒星是以红超巨星还是蓝超巨星结束生命，以及这类合并具体发生在恒星的哪个生命阶段。
自我毁灭
不稳定对超新星发生在质量如此巨大的恒星中，其核心的极端温度导致产生电子-正电子对。这会移除支撑恒星对抗向内引力的辐射压力，引发剧烈的热核爆炸，将整个恒星彻底炸毁。因此，预计不会留下中子星或黑洞。
初始质量约为太阳质量140至260倍且金属含量低的恒星，预计将迎来这样的命运，而SN 2023vbw的模拟结果完全符合这一范围。
因为它离我们很近，“SN 2023vbw仍然足够明亮，可以进行持续的多波段观测，这将揭示其前身星的质量流失过程和爆炸核合成，”研究团队写道。
团队指出，接下来维拉·鲁宾天文台和南希·格雷斯·罗曼太空望远镜的巡天观测，应该能找到几十到几百个这样的事件，最终让我们看清宇宙中最庞大恒星的死亡和演化。
热门跟贴