【宇宙風暴】音速的2.5萬倍!這顆超新星爆發四百年後,仍然在高速膨脹

天空之城 2020/10/29 檢舉 我要評論

西元1604年,夜空中突然有一顆超新星爆發,成為後來近400年間唯一肉眼可見的超新星。這顆超新星,被行星三大定律的發現者開普勒發現,因此又被稱作開普勒超新星。

時至今日,這顆超新星的爆發已經過去416年了。在宇宙的尺度上,416年幾乎相當於是一瞬間,因此,它對於我們瞭解超新星剛剛爆發所經歷的變化至關重要。同時,和許多幾十萬光年外的同類超新星相比,它和我們的距離只有2萬光年,觀測起來也相對更容易一些。正是由於這兩個原因,開普勒超新星一直是科學家們重點研究的物件。

通過對幾十年前和最近的觀測資料進行對比,科學家驚訝地發現:儘管過了四百多年的時間,被炸出的物質一點沒有減速,仍然在瘋狂地向外擴張。根據科學家的觀測,這些物質的最高擴散速度竟然達到了每秒8700公里,也就是每小時超過了3000萬公里!這整整是空氣中音速的25000倍,也就是近乎於3%的光速!

你可能會想:「宇宙本來就是真空的,沒有空氣阻力,這些物質自然可以始終加速下去,這有什麼好奇怪的?」

乍一聽,這麼說也有道理,但實際情況並非如此。

觀測顯示,開普勒超新星是一顆典型的Ia型超新星。這種超新星由兩顆恒星組成,其中一顆是白矮星,另一顆是主序星。白矮星引力非常強,可以吞噬伴星的物質,增加自己的質量。當它的質量達到太陽的1.44倍時,就會發生熱核爆炸,亮度迅速躥升,於是就變成了一顆Ia型超新星。

在這個過程中,伴星的物質並沒有完全落入這顆白矮星上。有一些物質會圍繞在這個雙星系統周圍,形成一個雲狀結構,天文學上稱之為 星周介質。當Ia型超新星爆發的時候,這些物質就會跟著被炸開。

利用NASA的錢德拉X射線太空望遠鏡在2000年、2004年、2006年、2014年和2016年期間對開普勒超新星拍攝的圖像,德克薩斯大學阿靈頓分校Matthew Millard領導的天文學家團隊對其噴射物的15個關鍵位置進行了觀測。這些關鍵點在可見光波段無法觀測,但是會在X射線波段「發光」,被科學家觀測到。

2017年,他們再次利用錢德拉X射線望遠鏡對開普勒超新星進行了觀測。這一次的觀測,雖然方法與以往相同,但是利用了錢德拉的多個儀器所測得的光譜,因此獲得的彌散速度和方向都比以往更加精確。通過圖像的對比,他們可以計算這些位置在宇宙空間中的移動速度。

他們發現,除了少部分關鍵點在星周介質的作用下有所減速,這和理論是比較符合的。但更多的關鍵點則並沒有表現出應有的限速現象來,它們就像是脫韁的野馬一樣,似乎完全不受任何控制,平均速度能夠達到每秒4600公里!天文學家們在對其他類似的超新星進行觀測的時候發現,即使是剛剛爆發幾天或者幾周,這些超新星噴射的物質也只有與它相似的速度。

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