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Nov. 17 2022

哈伯望遠鏡的快門恰恰好,捕捉到超新星炸開的瞬間

  • (a)哈伯望遠鏡拍攝Abell370星系團的影像。本篇研究目標的超新星標示於左側小框內。(b)將2011年到2016年的影像疊加。(c)2010年12月捕捉到超新星爆炸。(d)將圖(c)減掉圖(b)僅留爆炸超新星的影像。(e)不同波段所觀測的超新星。

    (a)哈伯望遠鏡拍攝Abell370星系團的影像。本篇研究目標的超新星標示於左側小框內。(b)將2011年到2016年的影像疊加。(c)2010年12月捕捉到超新星爆炸。(d)將圖(c)減掉圖(b)僅留爆炸超新星的影像。(e)不同波段所觀測的超新星。

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天文學家新發現一顆115億年前核心塌縮的超新星(又稱II型超新星),哈伯太空望遠鏡正巧拍到炸開的時刻。這次的目標比太陽還大了533倍,屬於紅超巨星的恆星,它的影像正巧經過大質量的星系團Abell370的重力透鏡,天文學家藉機詳加調查早期年輕時的宇宙。研究論文刊登於《自然》(Nature)期刊。

明尼蘇達大學(University of Minnesota)的天文學家派崔克.凱利(Patrick Kelly)博士說:「這是頭一回天文學家可在早期宇宙演化階段將超新星看得仔細。這是件令人興奮的消息,因為我們現在有這顆恆星,可以調查宇宙剛誕生時期(約現在1/5的年齡),當時恆星是否與現在附近的恆星有什麼不同。」

凱利博士和研究團隊使用哈伯太空望遠鏡和大雙筒望遠鏡(Large Binocular Telescope,位於美國亞利桑那州)的資料,分析這顆目標被重力透鏡影響所放大的三個影像。

由於核心塌縮的超新星,在塌縮到極限時的衝擊,會迅速反應到恆星表面使之變亮,隨後膨脹冷卻,劇烈變化的光變曲線跟它的初始狀態有關。由於是短時間的爆炸,若藉由星系質量的重力透鏡效應,不僅可將光路徑延遲幾天抵達,還能將星光放大。對測量遙遠、高紅移、有光變曲線變化的目標,重力透鏡是非常給力的工具。(編按:紅移是指目標相對觀測者遠離中,使光的波長增加)

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凱利博士說明:「重力透鏡就像一個天然的放大鏡,將哈伯望遠鏡所收集到的星等放大了8倍。雖然照片看起來是同時發生,但其實是捕捉到超新星三個不同階段且相隔數天。」

這顆爆炸的紅超巨星位於紅移3的地方,比其他可以觀測如此細節的超新星還遠了約60倍。

凱利博士說:「從這組照片中,我們看到了這顆超新星迅速冷卻,讓我們可以調查清楚超新星在頭幾天是如何冷卻,檢視我們對超新星爆炸過程的理解。」

研究團隊將這回的新發現,與2014年發表另一顆超新星爆炸的研究結果合併,以估計在宇宙年輕時,有多少顆恆星會爆炸。他們發現超新星的數量可能比先前以為的還要多很多。

明尼蘇達大學物理與天文學的博士後研究員陳博士(這份期刊論文的第一作者)說:「核心塌縮的超新星對大質量和壽命短的恆星,是個災難性的爆炸。若能獲得核心塌縮超新星的數量,可幫助我們了解年輕時的宇宙,有多少大質量的恆星誕生於星系。」

 

 

資料來源:SCI NEWS

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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