在剑鱼座方向、距离地球约16万光年处,一片名为“SNR 0509-67.5”的星云静静漂浮。科学家推测,这片星云是300万年前一颗恒星发生超新星爆发后留下的遗迹。超新星爆发本是宇宙中常见的剧烈恒星爆炸现象,但这颗恒星却打破常规——它居然先后炸了两次,这是人类观测史上从未有过的奇观。
这一惊人发现来自近日发表在《自然·天文学》上的新研究。研究团队利用智利阿塔卡马沙漠的甚大望远镜(VLT),对该星云进行了长达两年的持续观测,收集到充足数据并绘制出高分辨率图像,终于揭开了这片星云的神秘面纱。
图像清晰显示,SNR 0509-67.5呈现出独特的双层壳状结构,光谱分析表明,两层分离的壳层都富含钙元素——这是Ia型超新星爆发时会生成的典型元素。研究人员解释,这种双层结构最合理的成因,就是恒星先后发生两次爆炸:第一次爆炸形成外层壳层,随后的第二次爆炸则形成了内层壳层,类似往水中先后扔两块石头,会激起两圈独立的涟漪。
一颗恒星为何能连炸两次?研究人员用“双重爆炸”理论模型给出了解释。该模型的核心是白矮星——中等质量恒星燃料耗尽后留下的致密核心。传统理论认为,白矮星需从伴星获取物质,当质量累积到“钱德拉塞卡极限”(约太阳质量的1.44倍)时,会因引力坍缩引发热失控核聚变,最终爆发为Ia型超新星。
而“双重爆炸”模型则指出,白矮星质量不足时也可能爆发。白矮星从伴星获取的氦元素会在其表面堆积,形成厚厚的“氦层”。在白矮星的强重力下,氦层物质处于“电子简并态”,随着厚度增加,其底部温度和压力不断升高,最终引发氦层热失控核聚变,形成第一次爆炸。
第一次爆炸产生的冲击波会向内猛烈挤压白矮星核心,使其压力和温度瞬间飙升,进而触发核心内碳氧元素的核聚变,引发第二次爆炸,将白矮星彻底炸碎。此前观测中,曾发现个别Ia型超新星的前身质量未达钱德拉塞卡极限,“双重爆炸”模型便由此提出,而此次SNR 0509-67.5的双层结构,正是该模型的首个直接观测证据。
目前,这一解释仍处于合理推测阶段,恒星双重爆炸的更多细节的仍有待进一步探索。此次发现不仅刷新了人类对超新星爆发的认知,也为研究白矮星的演化提供了宝贵线索,助力人类更深入地解锁宇宙的奥秘。