揭示黑洞行综的奇特超新星

[ 录入者:zhoumeichun | 时间:2008-02-08 10:08:20 | 作者: | 来源: | 浏览:2602次 ]

原文标题:Unusual supernovae may reveal black holes

原文来自:Spaceflight Now    Posted: 2008. 1. 29

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。)

对于游荡到中等质量黑洞附近的 白矮星 来说,等待它的 命运是奇异而狂暴的 。根据一项新近的 研究,黑洞对白矮星 的 引力作用带来的 潮汐力足以瓦解这颗星 骸,并重新点燃其内部的 核子火焰,引起外观不寻常的 超新星 爆发。对这类超新星 的 观测将证实中等质量黑洞的 存在,而当下天文学家对这类黑洞纷争不休。

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这一系 列的 图象展示的 是白矮星 与黑洞的 相互作用。当白矮星 经过黑洞的 时候,它会被剧烈压缩并加热(左上),引起爆发。星 体的 大部分物质被抛入太空(右上图右上角残片中的 “气泡”),而其余部分(图中的 尖角部分)会落向黑洞。当抛射物迅速膨胀时,回落的 物质会在黑洞周围形成厚而极端的 吸积盘。

加州大学圣克鲁兹分校的 天文学和天体物理学助理教授Enrico Ramirez-Ruiz说:“我们的 计算机模拟揭示出的 是奇特的 超新星 ,这可能会是中等质量黑洞的 独特特征。”

 

Ramirez-Ruiz与他的 合作者(德国不来梅雅各大学的 Stephan Rosswog与橡树岭国家实验室的 William Hix)利用精细的 计算机模拟跟踪了白矮星 被黑洞潮汐瓦解的 全过程。他们的 模拟包括气体动力学、引力与核物理因素,需要数周的 计算时间才能模拟出几分之一秒内发生的 事件。介绍结果的 论文已被《天体物理学通报》杂志接收,而预印本也已经可以在网络上下载到。

论文的 第一作者Rosswog说:“每颗质量不太大的 恒星 都将作为白矮星 终结一生,所以这类天体是非常普遍的 。我们感兴趣的 是,潮汐瓦解是否可以让星 骸重生。”

当白矮星 通过吸积伴星 ,积累到足够的 质量时,可以以“Ia型”超新星 的 形式爆发。当它到达临界质量(约合1.4倍太阳质量)时,白矮星 坍缩并发生爆炸。由于其亮度随时间的 演变可以为人预言,天文学家将这类Ia型超新星 视为测量宇宙距离的 “标准烛光”。

新的 论文讲述的 是点燃白矮星 截然不同的 又一机制,黑洞引发的 潮汐力瓦解在此让星 体物质发生了剧烈的 压缩。白矮星 被压成了饼状,平行于围绕黑洞运转的 轨道平面。每当星 体被挤压至极点,极大的 压力导致了温度的 陡增,触发了爆发性的 燃烧。

爆发将破碎恒星 残片的 一半以上抛出,而剩余的 星 体物质落向黑洞。回落的 物质形成了明亮的 吸积盘,发出X射线辐射,钱德拉X射线天文台应该可以探测到它们,研究者说道。

Ramirez-Ruiz说:“这是引燃白矮星 的 新机制,可以产生与Ia型不同的 又一类超新星 ,随后还有X射线源。”

他估计得出,这类事件发生频率比标准的 Ia型超新星 少100倍,但对于未来致力于观测大量超新星 的 巡天来说,应该是可以探测到的 。预计于2013年落成的 大型共观巡天望远镜(Large Synoptic Survey Telescope,LSST)预期每年可以发现数十万颗Ia型超新星 。

Ramirez-Ruiz说:“这些奇异的 天体将在LSST的 数据中出头露面。我们希望能预言出光变曲线来,这样就可以从巡天数据中搜索它们了。”

论文中描述的 机制要求,黑洞的 质量不能太大也不能太小。这些中等质量的 黑洞(质量500至1000倍于太阳)可能位于某些球状星 团中,但与质量相对小的 黑洞(几十倍太阳质量)或是星 系 中央的 特大质量黑洞(几百万倍太阳质量)相比,它们存在的 证据要少得多。

新的 论文仔细描述了一颗0.2倍白矮星 被1000倍太阳质量的 黑洞瓦解的 过程。研究人员还发现,他们改变白矮星 的 质量,仍旧得到同样的 结果——潮汐瓦解并将白矮星 点燃。

Rosswog说:“如果距离黑洞足够近,我们可以让整个质量范围的 白矮星 都被点燃。”

这项研究由美国能源部的 高等计算科学发现计划提供赞助。

(全文完)

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责任编辑:zhoumeichun

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