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光明网:云南天文台等解码II型超新星多样性
发布时间:2020-09-16 09:20

近期,中国科学院云南天文台副研究员张居甲及其合作者关于II型超新星多样性起源的研究成果在《英国皇家天文学会学报》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上发表。该文章利用相互作用模型解释II型超新星多样性起源,是研究II型超新星爆发机制以及宇宙学应用的重要一环。

II型超新星是继Ia型超新星之后又一优质的宇宙学测距工具,有望将超新星测距范围扩展到更早期宇宙,从而揭示宇宙演化的历史。根据光变曲线轮廓,传统上II型超新星分成光变曲线呈现出平台特征的IIP型以及光变曲线在星等尺度上线性下降的IIL型。然而,这两种II型超新星的起源尚存争议。通常认为的富氢壳层电离复合模型可以解释IIP型超新星的光度平台以及光度断崖式跌落,但不能很好地解释IIL型超新星相对更高的光度,以及同样可能出现的光度断崖式跌落。

张居甲等人通过超新星SN 2018zd监测,发现该超新星爆炸前有过剧烈的星风损失过程,从而在距离恒星中心2000个太阳半径的位置形成了总量约为0.18个太阳质量的激波以及抛射物质与星周物质发生相互作用,从而产生更高的光度。结合该超新星光谱和光度演化特征,研究人员提出IIL型超新星来自早期具有强烈且短暂相互作用的IIP型超新星。由此可以解释IIL型超新星更高的峰值光度、更快的光度下降率以及和IIP相似的光度断崖式跌落。

该工作认为II型超新星爆炸极早期普遍存在相互作用,其强弱以及持续时间的长短是导致II型超新星观测多样性的主要因素。进一步提出早期相互作用是造成II型超新星光度-速度关系弥散的主要来源,指出了提高II型超新星宇宙学测距精度的方向。

由于观测不够及时,以前往往没有捕捉到爆炸初始时刻的关键信息,从而对II型超新星分类产生误解。得益于丽江2.4米望远镜(LJT)灵活、高效的时间分配策略,能够在SN 2018zd发现后几个小时内开展光谱和测光观测,从而捕获到早期关键信息。通过LJT优秀的暗场探测能力,科学家获得了该超新星长达456天的演化轨迹,结合全球联测,揭示出爆炸背后的秘密,解码II型超新星多样性起源。

该工作利用了丽江2.4米望远镜、兴隆2.16米望远镜、清华-国台80厘米望远镜、Konkoly 1米望远镜、Apache Point 3.5米望远镜以及Keck-I 10米望远镜等设备,得到国家自然科学基金委、中科院青年创新促进会、云南省万人计划青年拔尖人才项目、国家重点基础研究发展规划项目等的支持。

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