东汉神秘客星谜解 空洞区发生Ia型超新星爆炸

生活中心台北报导

一个近2000年的谜,古中国天文学家的超新星目击纪录,现代天文学家终于解开了。利用史匹太空望远镜广角红外巡天探测器(WISE)的观测结果,天文学家呈现这个第一个有历史纪录超新星如何发生,以及如何以超快的速度扩张到现在这个规模

美国北卡罗莱纳州大学天文学家布莱恩 J.威廉斯(Brian J. Williams)等人研究认为,这场超新星爆发刚好发生在一个中空地区,让抛出的物质向外的速度愈来愈快,以致现在超新星残骸的规模远超过应有的程度,比原预期的还大2至3倍,比满月面积还大。

中国天官在西元185年12月7日,东汉中平二年乙丑,注意到相当于现代圆规座的天上出现一颗「客星」,在天空照耀了8个月之久。《后汉书·天文志》载:「中平二年(185年)十月癸亥,客星出南门中,大如半筵,五色喜怒,稍小,至后年六月消」。

1960年代的科学家确认这个神秘客星是第一颗有历史纪录的超新星。稍后,科学家又确认RCW 86就是这颗超新星的残骸,距离地球约8000光年直径约为85光年左右。然而在这之后,科学家却觉得相当疑惑:如果RCW 86真的是西元185年的超新星残骸,那么以只有2000年的扩张时间而言,这个几近圆形的残骸也未免太大了点。

经由史匹哲、WISE,以及先前钱卓和XMM-Newton等卫星X射线资料,科学家发现它是Ia型超新星爆发事件,是颗像我们太阳恒星,在生命终点时核心部分形成白矮星,但之后因这颗白矮星夺取伴星物质以致发生爆炸

不过,这些天文学家最惊讶的是发现白矮星居然可以在爆炸之前,在它周围制造出一个空洞。威廉斯等人测量RCW 86残骸中的尘埃温度,约为摄氏-200度左右;然后再借此计算残骸中需要多少气体才能让尘埃加热到这种温度。结果发现在超新星残骸向外扩张的绝大部分过程中,气体密度都非常低,基本上,这里就是个几乎没什么物质的空洞区。所以,不像其他超新星爆发的周围环境通常有气体尘埃阻挡,当这个超新星爆炸发时,向外抛射的物质完全不受任何阻力,因此向外扩张得非常快。

为了解释扩张如此快速的现象,天文学家原本认为RCW 86是核塌缩式的超新星爆发(II型超新星),即大质量恒星演化到末期时,核心因重力猛烈向内塌缩的反弹力所引起的剧烈爆炸。虽然当时已经看到超新星残骸中有空洞现象,不过一般认为这种空洞只与核塌缩超新星爆炸有关,因为这类事件在爆炸之前,大质量恒星的强烈恒星风已会将周围的物质吹开而留下空洞。

但根据钱卓和XMM-Newton的X射线资料却不支持II型超新星爆发,因为残骸中含有浓度很高的铁,这是Ia型超新星的特征。结合红外波段的观测后,在空洞区发生Ia型超新星爆炸的想法才于焉诞生。对于能解决2000年的宇宙之谜,这些现代天文学家都很高兴,这项研究也显示结合多波段观测来进行研究能解决许多悬宕已久的问题,在对现代天文研究而言是非常必要的。(图、文/引用自台北天文馆网路天文馆网站)