【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)研究員張居甲領(lǐng)銜的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)，成功捕捉到超新星SN 2024ggi的爆炸激波沖破其外圍致密星周物質(zhì)的壯觀瞬間。這一成果深化了科學(xué)家對(duì)超新星激波爆發(fā)物理機(jī)制的認(rèn)識(shí)，并為揭示恒星晚期演化與死亡之謎提供了新的關(guān)鍵線索。7月19日，相關(guān)研究成果以《從早期閃光光譜的轉(zhuǎn)變探測(cè)SN 2024ggi的激波突破信號(hào)》(Probing the Shock Breakout Signal of SN 2024ggi from the Transformation of Early Flash Spectroscopy)為題，發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》(The Astrophysical Journal Letters)上。
激波突破是超新星爆發(fā)后最早期的電磁輻射事件，揭示了恒星死亡瞬間的極端物理過(guò)程，如激波的形成、傳播及其與恒星表面和周?chē)镔|(zhì)的相互作用，為探討超新星爆炸機(jī)制提供了線索。通常，激波突破發(fā)生的時(shí)間非常短暫，僅持續(xù)幾秒鐘或幾分鐘，因而極難被探測(cè)到。然而，對(duì)于那些在密集且不透明的星周物質(zhì)中爆炸的恒星，首批光子需要穿越恒星邊緣以外的物質(zhì)才能逃逸，這使得激波突破的時(shí)間延長(zhǎng)到天的量級(jí)。這一延長(zhǎng)為科學(xué)家提供了捕獲激波突破信號(hào)并研究相關(guān)物理過(guò)程的機(jī)會(huì)。
超新星SN 2024ggi的爆發(fā)便提供了這樣的機(jī)會(huì)。這顆超新星位于NGC3621星系，距離地球約2000萬(wàn)光年。該研究利用云南天文臺(tái)麗江2.4米望遠(yuǎn)鏡、歐洲南方天文臺(tái)10米甚大望遠(yuǎn)鏡、意大利伽利略國(guó)家天文臺(tái)3.6米望遠(yuǎn)鏡以及拉斯坎帕納斯天文臺(tái)6.5米麥哲倫-巴德望遠(yuǎn)鏡等先進(jìn)天文設(shè)備，在爆炸最初的幾十小時(shí)內(nèi)交替對(duì)它進(jìn)行高頻光譜監(jiān)測(cè)，捕捉到激波突破信號(hào)，揭示了SN 2024ggi復(fù)雜的激波傳播過(guò)程。
該研究在爆發(fā)后的13.9小時(shí)至16.2小時(shí)內(nèi)，通過(guò)麗江2.4米望遠(yuǎn)鏡的四次光譜觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)被激波激化的星周物質(zhì)維持在相對(duì)較低的電離狀態(tài)。然而，幾個(gè)小時(shí)后，這些物質(zhì)便達(dá)到相當(dāng)高的電離狀態(tài)，伴有溫度的急劇增加以及粒子被高能輻射加速的現(xiàn)象。這說(shuō)明激波為星周物質(zhì)注入了大量能量，并逐漸突破其阻礙。值得注意的是，電離態(tài)在達(dá)到峰值后的9個(gè)小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)波動(dòng)，表明激波突破時(shí)遇到的物質(zhì)結(jié)構(gòu)比理論模型預(yù)期得復(fù)雜?；谶@些激波信號(hào)，科研人員計(jì)算出激波突破的時(shí)間和區(qū)域，并對(duì)星周物質(zhì)的密度與分布進(jìn)行科學(xué)測(cè)算。
通過(guò)捕獲這顆超新星激波突破信號(hào)，科研人員得以窺探它的前身星在最后階段的演化，為揭開(kāi)恒星死亡之謎提供了寶貴數(shù)據(jù)。這一成果幫助天文學(xué)家更好地探討超新星爆發(fā)的初期過(guò)程以及激波在非對(duì)稱(chēng)的星周物質(zhì)中的傳播特性，并進(jìn)一步提升了對(duì)恒星演化和超新星爆發(fā)事件的整體認(rèn)識(shí)。
研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)載人航天工程、中國(guó)科學(xué)院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃“西部青年學(xué)者”項(xiàng)目，以及國(guó)際超新星中心和云南省等的支持。
左：SN 2024ggi激波突破藝術(shù)想象圖；右：SN 2024ggi和宿主星系NGC 3621實(shí)測(cè)圖(由麗江2.4米望遠(yuǎn)鏡三色成像合成)
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