秒速11.5萬千米膨脹的超新星，揭示恆星死亡的最初時刻！

包括來自萊斯特大學、巴斯大學和沃里克大學的=天文學家在內的一個國際科學家小組發現了證據，證明存在一種物質的「熱繭」，它包裹著逃離垂死恆星的相對論射流，這項研究表在《自然》上。相對論射流是一種非常強大的現象，它涉及等離子體射流以接近光速的速度從黑洞中噴射出來，可以延伸數百萬光年。對超新星SN2017iuk爆炸後不久的觀測顯示，它以光速的三分之一迅速膨脹。這是迄今為止觀測到最快的超新星膨脹。對流出物進行了數周的監測，發現最初化學成分和後來的化學成分有明顯差別。綜上所述，這些都是大量理論化熱繭存在的標誌，填補了我們對逃離恆星物質噴射如何與周圍恆星包膜相互作用認識上的空白，並為之前兩種截然不同的超新星之間提供了潛在聯繫。

博科園-科學科普：這顆超新星標誌著一顆大質量恆星的最終消亡，在這一過程中，恆星核心坍縮，外層被猛烈地吹離。在恆星死亡時，一種高度相對論性的窄束物質可以從恆星兩極噴射出來，這種物質首先在伽瑪輻射中發出明亮的光芒，然後穿過整個電磁波譜，被稱為GRB。到目前為止，天文學家還無法研究這類超新星(GRB-SN)形成的最早時刻，但SN2017iuk湊巧就在附近，距離地球大約5億光年，而GRB光的亮度較低，使得SN本身在早期就能被探測到。萊斯特大學物理與天文學系副教授雷阿納·斯塔林博士說：這一事件立刻看起來就像是值得追蹤的，因為它發生在一個設計宏大的旋渦星系中，從宇宙學的角度來說，它離我們非常近。當第一批數據出現時，光線中有一種看起來很藍不尋常的成分，這促使了一場監測活動，看看我們能否通過跟蹤演化過程並獲取詳細的光譜來確定起源。

圖片：Artist』s impression by Anna Serena Esposito

伽馬暴本身看起來很弱，所以我們可以看到在新形成射流周圍發生的其他過程，這些過程通常會被淹沒。相對論射流鑽出恆星時產生熱氣體繭的想法在其他情況下也曾被提出和暗示過，但這裡有證據表明我們需要確定這種結構的存在。需要使用一套空間和地面觀測站採取協調一致的方法，在30天內以多種波長監測這顆超新星。這一事件最初是通過尼爾·蓋恩斯·斯威夫特天文台發現。Swift是美國國家航空航天局(NASA)的一個太空項目，萊斯特大學(University of Leicester)是該項目的三個合作夥伴之一，並擁有其英國數據中心。由引力波光學瞬態天文台(GOTO)獲得的數據有助於追蹤超新星的光，而光譜分析是通過專門的觀測項目獲得的，包括由萊斯特大學Nial Tanvir教授領導的STARGATE合作項目，該項目使用歐洲南方天文台的8米望遠鏡。

超新星2017iuk(用箭頭表示)在其宿主星系中。圖片：A. de Ugarte Postigo (IAA/CSIC)

坦維爾教授是萊斯特大學物理學和天文學講師表示：相對論射流穿過恆星，就像一顆子彈從蘋果內部射出一樣，我們第一次看到的是子彈射出後爆炸的碎片。在超新星爆發後大約一小時內，測量到它以每秒11.5萬公里的速度膨脹。在早期膨脹超新星中發現了一種不同的化學成分，與後來富含鐵的噴出物相比。研究小組得出的結論是：在噴射開始後的幾個小時內，噴出物就來自內部，來自噴射產生的熱繭。現有的超新星產生模型被證明不足以解釋所測量到的大量高速物質。研究小組開發了包含cocoon組件的新模型，發現它們非常匹配。

SN2017iuk也為伴隨GRB的超新星和不伴隨GRB的超新星之間提供了一個長期尋找的聯繫：在單獨的超新星中，也觀察到高速流出，速度達到每秒5萬公里，這可以在同樣的繭狀場景中產生，但相對論性GRB射流的逃逸以某種方式受到阻礙。沒有grb的核坍縮超新星通常在其發生後很久才被發現，這使得科學家幾乎沒有機會發現熱繭的任何特徵，而與grb相關的超新星的繭特徵通常被明亮的相對論射流所掩蓋。罕見的SN2017iuk特例為這類超新星現象早期階段打開了一扇窗，使得難以捉摸的繭狀結構得以觀察。

博科園-科學科普｜研究/來自: 萊斯特大學

參考期刊文獻:《自然》

論文DOI: 10.1038/s41586-018-0826-3

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