天文学家如何将超发光超新星的神秘起源拼凑在一起

 
超发光的超新星尽管很少见，但往往在我们宇宙的恒星形成区域中被发现。信用：ESO / L。 Calçad/ Wikimedia，根据CC BY 3.0许可使用。当一颗巨大的恒星到达其寿命尽头时，它会爆炸成超新星。但是，有一种独特的超新星类型，它变得更加明亮，我们才刚刚开始理解它，这可能在测量宇宙中很有用。
这些事件被称为超发光超新星，通常比常规超新星亮10至100倍，但更为罕见。到目前为止，我们已经发现了大约100个事件，但是这些事件的许多方面仍然难以捉摸。
例如，为什么它们比普通的超新星明亮得多，并且是什么恒星引起的?天文学家希望在未来的几年中回答这些问题，并且进行各种研究，以前所未有的方式理解这些事件。
编队
瑞典斯德哥尔摩大学的Ragnhild Lunnan博士是SUPERS项目的共同研究人员之一，该项目正在研究哪些恒星导致形成超发光超新星。团队已经发现了数十个事件，正在构建这些事件的最大集合，以努力了解更多信息。
她说：“通过将这些超新星演化到很晚的阶段，可以解码它们的(结构)。” “这告诉你有关恒星爆炸的事情，以及它可能如何爆炸。”
为了找到这些爆炸，Lunnan博士及其团队正在使用名为Zwicky瞬变设施(ZTF)的摄像机(该摄像机是美国加利福尼亚帕洛玛天文台的一部分)来测量天空。每个世纪的每个星系预计只有一个超新星，其中只有千分之一甚至是万分之一。但是，通过同时使用ZTF查看许多星系，可以发现这些事件。
伦南博士指出，超发光的超新星在形成恒星的星系中比在老的星系中更常见，这意味着它们很可能是年轻恒星的爆炸。
她说：“此外，您经常在化学上很原始的星系中找到它们，这被称为低金属性，我们认为这也是一个线索。” “我们认为它们与非常庞大且金属贫乏的恒星有关。但是除此之外，我们真的不知道。”
2018年，伦南博士和她的团队发现了一颗超发光的超新星，周围环绕着巨大的物质壳，它必须在短暂寿命的最后几年被弹出。伦南博士说：“(壳层的)发现是恒星必须非常庞大的另一个线索。”
超新星
引起超发光超新星的确切过程是另一个问题。通常，恒星可以通过独立塌陷而成为超新星，也可以在发生爆炸前与称为白矮星的小密集恒星共享物质，称为1a型超新星。但是，在超级发光的事件中会发生什么?
以色列魏兹曼科学研究所的Avishay Gal-Yam博士一直是Fireworks项目的项目协调员，一直在试图回答这个问题。该项目一直在使用ZTF之类的具有快速节奏的相机观察夜空，这意味着它们在发生后不久就显示了一个事件，以研究宇宙爆炸。
以前，我们只会在超新星发生后大约两周看到它们，但是ZTF对天空的不断观察使我们能够在一两天内看到它们。这对于超发光的超新星特别有用。常规的超新星可以在几周内变亮，但超发光的超新星可以持续数倍的时间，同时达到其峰值亮度也要慢一些。
他说：“它们的发展相对缓慢。” “爆炸达到顶峰的时间可能是几个月，有时甚至更长。因此，对这些天体的研究并非集中在快速观察上，而是持续进行数月甚至数年的后续行动。”
到目前为止，Gal-Yam博士及其团队已发表了几项研究，研究了有关这些事件如何发生的一些理论。一个想法是，规则的超新星会留下一个快速旋转且高度磁化的中子星，即所谓的磁星，它起着巨大的磁铁作用，并将能量泵送到超新星爆炸中。
但是，伦·加南博士(Dr.Lunnan)主张的是加尔-山姆博士更受青睐的理论，即坍塌的大质量恒星是原因。 “无论是在能量数量上还是在持续不断的发射时间上，有什么能产生如此多的能量来为这种发光发射提供动力?”他说。 “最有趣的(理论)是一颗非常大的恒星的爆炸，其质量是太阳的100倍。”
距离
尽管有关超发光超新星的许多问题仍未得到解答，但它们已被证明可用作宇宙中的距离标记。被称为“标准蜡烛”的超新星这样的明亮事件可以告诉我们特定星系有多远，因为我们知道它们应该有多亮。
SPCND项目的项目协调员Mark Sullivan博士说：“这里的想法是用标准的蜡烛，它是已知的光度对象。”他着眼于这样的爆炸性事件对宇宙学的研究如何。 “如果您可以在天空中找到它，并测量它对我们在地球上看起来有多亮，您就可以知道它有多远。”
超发光超新星的亮度使其特别有用。沙利文博士和他的研究小组使用智利塞罗·托洛洛美洲观测站对夜空进行的暗能量调查(DES)，在距地球80亿光年的星系中发现了20多个超发光超新星，给我们一个新的宇宙距离阶梯沙利文说：“我们在遥远的宇宙中获得了这些物体的新数据集。”
随着这些事件的样本量不断增加，天文学家现在希望一劳永逸地回答造成这些事件的原因。即将出现的像智利维拉·鲁宾天文台这样的望远镜可能是至关重要的，它可以对夜空进行新的大范围调查，并发现比以往任何时候都更多的这些天体。
伦南博士说：“我们确实处在这个时代，我们发现了很多物体，甚至是罕见的东西。” “其乐无穷。”