前方高能预警!距地4.2亿光年的旋涡星系,突然亮了

出品:川陀太空

作者:(美国)西北大学,哈佛-斯密松天体物理中心Megan Watzke

译者:王善钦(加州大学伯克利分校天文系)

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译者序:

       超新星是宇宙中最亮的光学爆发现象之一。最近一些年,天文学家发现了至少几十个特别明亮的超新星,它们最亮时的亮度是普通超新星的几十倍甚至上百倍,因此被称为“超亮超新星”,它们被分为I型和II型。大部分超亮超新星在矮星系中爆发,矮星系的金属含量比大星系低。

      最近,天文学家发现了一个很近的I型超亮超新星SN 2017egm,其红移只有0.03,是此前最近的I型超亮超新星的三分之一。SN 2017egm所在的星系金属含量很高,这与此前绝大多数超亮超新星所在的星系不一样。本文介绍了关于这个超亮超新星的研究。  

      文中有一处错误,将最近的I型超亮超新星当做最近的超亮超新星,事实上,至今为止最近的超亮超新星是一个II型超亮超新星,红移仅为0.019,比这个红移为0.03的超新星还要近。译者在文中另有纠正。

      论文作者说超亮超新星是超新星中的摇滚明星,因此将其联系到摇滚乐队中的一类:“重金属”乐队,因此用“重金属”来作为双关语,说明这个超亮超新星所在的星系的金属含量异常高。事实上,这个星系的特征仅仅是“金属”金属,而不是“重金属”多。但作为双关语,这个细节不必纠结。(天文学上,金属指的是比氢和氦重的元素,我们熟悉的碳和氧都是天文意义下的金属。)

      文中提到的Matt Nicholl是文中提到的Edo Berger教授的博士后。最后要说明的是,文中带括号的汉语,均为译者为了读者阅读而补上的词或词组。

正文:

天文学家已经发现,一种异常亮的超新星在一个令人惊奇的地方爆炸。这个“重金属”超新星的发现,挑战了当前的一个关于“这类超能量超新星如何产生以及在哪里产生”的想法。

超新星是宇宙中最高能的事件之一。当一个大质量恒星烧完它的所有燃料,它自身就会坍缩,并制造出一次壮观的爆炸,这个爆炸的亮度在短时间内超过它所在星系(平时)的亮度,将至关重要的元素抛撒到太空中。

在过去的十年,天文学家发现大约50个能量特别大——相比已知的几千个已知的其他超新星——的超新星。这些超新星爆发后的(峰值)亮度可以达到其他由大质量恒星坍缩而形成的超新星的亮度的100倍。

图注:SN 2017egm的艺术想象图,超新星爆发后产生的碎片以蓝色表示,磁星以红色表示。 (Credit: M. Weiss/CfA)

在跟踪观测最近发现的“超亮超新星”之一时,由位于马萨诸塞州坎布里奇市的哈佛-斯密松天体物理中心的Matt Nicholl领导的一个小组发现了这些异常物体来自何处的至关重要的线索。(译者注:超新星英文单数为supernova,复数为supernovae或supernovas,绝大部分学者采用supernovae为复数,缩写为SNe。)《天体物理学快报》已经接受了描述这些结果的论文。

剑桥大学的Arancha Delgado与她的小组凭欧洲航天局的Gaia卫星,于2017年5月23日发现了这个被命名为SN 2017egm的超亮超新星。由科维里天文与天体物理研究所(the Kavli Institutefor Astronomy and Astrophysics)的东苏勃领导的一个小组使用北欧光学望远镜(the Nordic OpticalTelescope)确认它是一个超亮超新星。

图注:北欧光学望远镜

SN2017egm 位于一个距离地球约4.2亿光年的旋涡星系中,这使得它的距离仅仅是此前最近的其他任何超新星的距离的三分之一。(译者注:这个说法是不正确的,这个超新星的红移为0.03,是至今为止最亮的I型超亮超新星,但最亮的超亮超新星却是一个II型超亮超新星,其红移只有0.019,更多信息见译者序言)。东苏勃发现这个超新星所在的星系非常惊人,因为几乎所有已知的超亮超新星是在矮星系中被找到的,矮星系比银河系这样的旋涡星系小得多。

在这个发现的基础上,Nicholl的小组发现,SN 2017egm的宿主星系(即,所在的星系)中金属高度富集,天文学家把所有比氢和氦重的元素称为“金属”。这是首次发现超亮超新星位于富金属的地方的证据。超亮超新星一般发生于矮星系中,矮星系的金属含量比较低,人们认为金属含量低这一点是产生超亮超新星爆发的一个关键因素。

图注:SN2017egm 位于一个距离地球约4.2亿光年的旋涡星系中,这使得它的距离仅仅是此前最近的其他任何超新星的距离的三分之一

Nicholl认为,超亮超新星已经是超新星中的摇滚明星,我们现在知道,它们中一些喜欢重金属,即,在类似于我们银河系的星系中爆炸。如果它们中的一个在我们的银河系爆炸,它将比人类历史记录的任何超新星都亮,并达到满月那么亮。”同样来自CfA的论文合作者 Edo Berger说。“然而,它们极其稀有,因此要等几百万年才有机会看到一次银河系内爆发这样一个超亮超新星。”

CfA的研究人员也发现了关于SN 2017egm本性的更多线索。特别是,他们的新研究支持了这样一个想法:一个高速旋转、高度磁化的中子星——它被称为“磁星”——可能是驱动这样一个发出难以置信多的光的超新星的发动机。

虽然SN 2017egm的亮度以及驱动它的磁星的性质与其他超新星以及相关的磁星的性质差不多,SN2017egm喷发出的物质质量比其他超亮超新星的少。这个差异可能意味着,SN 2017egm的大质量前身星在死亡在爆发前损失掉的质量比其他超亮超新星的前身星损失的质量多。驱动这个超新星的磁星的转动率也比(驱动其他超亮超新星的磁星的转动率的)平均值低。

这些结果表明,金属的含量最多只对超亮超新星以及驱动它的发动机(磁星)产生一点影响。然而,产生于富金属环境的超亮超新星与产生于贫金属环境的超亮超新星的比例只有大约1比10。那些与大质量恒星相关的伽玛射线暴也有类似的结果。(译者注:此处指长暴,大部分长暴发生于贫金属星系中)。这意味着,超亮超新星与伽玛射线暴这两类物体有密切联系。

从今年的7月4日到9月16日,这个超新星无法被观测到,因为(在视线上)这个超新星与太阳靠得太近。此后,对这个超新星的详细研究可能会持续至少好几年。

“这将打破超亮超新星后续观测时间长度的记录”,论文合作者、(美国)西北大学天文与物理助理教授RaffaellaMargutti说。“我满怀激动地去看看这个物体将带给我们多少其他惊奇。”

Nicholl的小组于6月18日使用斯密松天文台观测了(Smithsonian Astrophysical Observatory)位于亚利桑那州的弗雷德·劳伦斯·惠普天文台(Fred Lawrence Whipple Observatory)的60英寸口径望远镜观测了SN 2017egm。

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责任编辑:科罗拉多大学地球科学Dr. zhang

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原文链接:http://www.futurity.org/supernova-sn-2017egm-1500952-2/ 

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