新技术为超新星残留物的分类提供了清晰快速的方法

朱雀对23个超新星残骸的观测（包括此处显示的残骸）揭示了巨大恒星残骸和白矮星残骸之间的区别。来自所谓铁离子的K-α发射线的峰值X射线能量用作快速识别爆炸源的指纹。图像

通过观察超新星遗迹核心中铁原子的特定X射线发射，天文学家开发了一种新技术，该技术提供了一种清晰，快速地对超新星遗迹进行分类的方法。

一个国际天文学家小组利用日本领导的朱雀X射线天文台的数据，开发了一种强大的技术来分析超新星残留物，即恒星爆炸时留下的不断扩大的碎片云。该方法为科学家提供了一种快速识别爆炸类型的方法，并提供了在恒星毁灭之前对其周围环境的洞察力。

美国宇航局天体物理学家山口博也说：“超新星在X射线证据上留下了爆炸痕迹，揭示了爆炸及其周围环境的本质。”“感谢朱雀，我们现在正在学习如何解释这些信号。”

该技术涉及观察超新星遗迹核心中铁原子的特定X射线发射。即使经过数千年，这些原子仍然非常热，在地球正常条件下，这些铁原子所伴随的26个电子中的大多数都被剥离掉了。这种金属是在破碎的恒星中心形成的，这些恒星在其产生能量的生命快要结束时以及在爆炸性死亡中都形成了，这使其成为恒星死亡的关键见证。

戈达德X射线天体物理学实验室主任罗伯特·皮特里（Robert Petre）表示：“由于朱雀对铁发射线的敏感性比任何其他X射线任务都要好，因此它是研究这些能量下超新星残余物的理想工具。”团队。朱雀号于2005年进入地球轨道，是日本X射线天文学系列卫星中的第五颗。它是由美国和日本开发并合作运营的。

天文学家估计，一个超新星在我们的家乡银河系中发生了一个世纪或一两个世纪。每次，爆炸波和炽热的恒星碎片的外壳都会随着爆炸而迅速膨胀，从而形成可以探测到数万年的超新星遗迹。随着时间的推移，不断膨胀的云与星际气体混合时会变慢，并最终与云变得难以区分。

通过峰值铁K-α能量绘制具有已知或候选爆炸类型的超新星残骸，揭示了由核心塌陷和Ia型爆炸所产生的残差之间的明确区分。灰色线表示误差线。图像

根据触发事件，超新星分为两大类。那些被称为核心坍缩超新星的恒星发生在终极能量危机中时，其质量超过太阳质量的八倍，它们在自重作用下坍塌并爆炸。

另一种称为Ia型超新星的变种涉及白矮星的完全破坏，白矮星是由像太阳这样的恒星产生的紧凑的残余物。尽管白矮星自身稳定，但当与二元系统中的其他物体配对时，它们会遭受失控的热核爆炸。这可能是通过与同伴白矮星合并而发生的，或者是当与正常恒星相伴时，通过从其财团中窃取气体直到矮星的质量达到稳定极限而发生的。

Ia型超新星是如此明亮，可以在整个可观测的宇宙中被发现。而且，这些恒星炸弹中的每一个都会释放出非常相似的能量，这为对其距离的其他度量提供了有价值的检查。例如，对Ia型超新星的研究使天文学家发现我们宇宙的膨胀正在加速。

“研究超新星残留物的主要挑战之一是，随着它们进入太空并与星际气体混合，有关爆炸的关键信息变得越来越稀薄且难以测量，”匹兹堡大学研究小组成员Carles Badenes说道。宾夕法尼亚州。“有时候，即使是超新星遗迹的最基本性质，无论是来自Ia型爆炸还是核心坍塌爆炸，都可能引起争议。”

通过使用朱雀学来研究铁原子的X射线辐射，研究人员发现了一种区分超新星类型的新方法。在研究了银河系和附近的名为大麦哲伦星系的卫星星系中的23个著名的超新星残迹之后，他们在所谓的铁K-α线的峰值X射线发射中确定了清晰的模式。当电子下降到K壳时，铁原子的能级降低。

鉴于此，由核塌陷超新星产生的残余铁比Ia型超新星具有明显更高的铁温度，在约6550电子伏特的峰值能量处具有明显的拼合线。（作为比较，可见光的能量大约在2至3电子伏特之间。）比这更热，并且残留物是由一颗核塌陷的超新星形成的。冷却器，它是由Ia型爆炸制成的。该技术提供了一种对超新星残留物进行分类的清晰，快速的方法。

作者在4月20日的《天体物理学杂志》上发表文章，用恒星的爆炸前环境解释了这种现象。恒星在产生能量的整个生命过程中都会产生气体流出（称为恒星风），其中质量最大的是恒星。当这样的恒星爆炸时，其膨胀的碎片与先前的流出物相互作用，达到更高的温度，并用离子化程度更高的铁原子标记残留物。产生白矮星的低质量恒星的恒星风强度较小，因此Ia型超新星爆炸进入更清洁的环境。通过与较少的星际物质相互作用，Ia型残余物不会加热太多，因此包含较冷的，离子化程度较低的铁原子。

因此，超新星残骸保留了对周围环境的记忆，使天文学家能够探测到核塌陷超新星的爆炸前环境长达数光年。通过允许天文学家测量Ia型和核心坍缩超新星周围的星际物质的量，这项新技术将帮助研究人员缩小导致每颗恒星毁灭的具体情况，这将有助于检验和完善他们对恒星如何演化的了解。

科学家写道，这种新方法的全部潜力将通过计划于2015年底发射的X射线任务（如Astro-H）预期的更大质量的高质量样本来实现。研究附近星系中大量发射X射线超新星残骸的样本将极大地增进我们对两类恒星爆炸的理解。

出版物：Yamaguchi Hiroya等人，“用铁K壳发射来区分超新星残余的祖细胞类型”，2014年，ApJ，785，L27； doi：10.1088 / 2041-8205 / 785/2 / L27

研究报告的PDF副本：用铁K壳发射区分超新星残余的祖细胞类型

图片：美国宇航局的戈达德太空飞行中心