Ia型超新星的爆发机制

[ 录入者:zhoumeichun | 时间:2008-05-16 09:21:17 | 作者: | 来源: | 浏览:2766次 ]

原文标题:How Type-Ia Supernovae Work: The Movie

作者:Alan MacRobert   原文来自:SKYtonight.com   Posted: 2008. 5. 2

编译:Melipal    审校:Linq (编译版权所有,文章有删节,未经许可请勿转载。)

设想一颗恒星 的 爆发。也许你会想到一个圆球,并以球形的 方式轰隆作响。但真正的 超新星 看起来与此完全不同。

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截自Ia型超新星 3维模拟动画中的 一帧图象,对应时间是核反应的 泡状烈焰在略略偏离前身白矮星 中心的 地方点燃后不久。(图片提供:DOE / NNSA / ASC / Alliance Flash Center / Univ. of Chicago)

近几年来,天文学家意识到,至少在某些情况下,II型超新星 (起源于大质量超巨星 核心坍缩)从内部爆发,类似于球体瞬间变为纺锤形。小小的 坍缩星 核很可能会沿着自转轴喷出两股惊人强大的 喷流,在将星 体剩余部分扯碎的 过程中,它们发挥了主要的 作用。在极端情况下,当穿出星 体两极的 时候,喷流在穿行方向上引发了伽玛射线暴。在较为少见的 情况下,喷流可能根本不会穿出星 体,但仍旧会导致不对称的 爆发。(请参阅《天空和望远镜》杂志2002年1月号第40页的 文章《超新星 并非球体》。)

这是II型超新星 爆发。与Ia型超新星 完全不同。后者的 能量并非来自超巨星 内部的 引力坍缩,而是质量过大的 小型白矮星 ,由于热核聚变而爆发,就象大型氢弹那样(只是其参与聚变的 元素是碳而不是氢)。

根据推测,至少是根据最为公认的 理论,将白矮星 推到的 临界点质量积累是从密近双星 的 伴星 缓慢落下的 物质。

现在,Ia型超新星 看起来似乎也不是球形的 。

与这类事件相关的 一切都不是直截了当的 。温度、密度、尺度,实际上所有物理参数都相当极端,我们基于地球的 想象习惯并不适合于此。为了查明究竟发生了什么,唯一的 办法是从最基本的 地方开始就遵循基础物理规律。

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向上升起的 热核燃烧泡的 近距离高分辨率特写。这张图片描述的 是复杂的 湍动流体过程,正是它们塑造了热核燃烧的 表层。(图片提供:DOE / NNSA / ASC / Alliance Flash Center / Univ. of Chicago)

这正是超级计算机的 目的 。上周五,芝加哥大学的 天体物理学家宣布,他们使用超级计算机进行了初步的 3维模拟,来重现当超重的 白矮星 担负了太多的 质量,热核聚变在略微偏离其中心的 某处点燃时的 情景。他们计划使用阿尔贡国立实验室的 蓝色基因/P超级计算机进行更多的 建模工作。

其结果是,白矮星 并不是象TNT球体那样爆发,且爆发随着超过介质声速激波波前移动。相反,至少在开始时分,星 体会发生爆燃,热核“火焰”以低于局域声速的 速度扩散到整个星 体的 内部。如果说爆发是一声巨响,爆燃就是飞速猛冲。

而奇怪的 是,最先发生猛冲的 部分会产生一个超热的 低密度泡,从中心迅速升起(见上面两张图片)。在不到一秒钟的 时间里,泡会穿过星 体一侧发生爆炸,白矮星 强大的 引力拉着星 体剩余的 致密物质向内运动。

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最终,星 体会在泡状物突破点的 对侧开始爆发。这帧图象发生在爆发时刻之后不久,激波开始将星 体剩余物质燃尽。(图片提供:DOE / NNSA / ASC / Alliance Flash Center / Univ. of Chicago)

之后的 事情着实古怪。小组成员Cal Jordan水:“快速运动的 (热核聚变)余烬被限制在表面上,绕着白矮星 流过,并撞到突破点的 对侧。”随后撞击的 物质最终点燃了爆炸,在激波爆发中将星 体的 剩余部分迅速燃烧殆尽。爆炸的 开始就如上图所示。

请阅读新闻报道,并观看动画。尽情欣赏吧。

(全文完)

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