云南天文台在新星爆发领域取得新进展

 近日,中国科学院云南天文台大样本恒星演化团组博士研究生郭云浪和研究员王博在新星爆发领域取得新进展。该工作解释了新星爆发中的氦增丰现象。这一成果发表在2021年8月出版的《英国皇家天文学会月刊(MNRAS)》上。

  新星是最明亮的恒星爆发现象之一(见图1),在中国古代称为客星。新星是激变变星的一种,银河系中每年大约产生50颗新星。新星丰富了星际中的物质,可以制造出中等质量元素以及13C、15N和17O等放射性元素,对星系化学演化起着重要的作用。此外,新星爆发也是Ia型超新星的前身星候选体(人们用Ia型超新星测距,发现宇宙在加速膨胀,从而揭示出宇宙中存在暗能量)。

  在新星系统中,一颗白矮星从其伴星吸积物质。一旦有足够多的物质落在白矮星表面,就会导致热核失控现象。此时,白矮星表面的吸积包层快速膨胀,并抛出部分物质。在对新星抛射物的观测中,人们发现了大量的C、N、O、Ne、Na、Mg和Al等金属元素,被称为新星的金属丰度增丰现象。在新星爆发过程中存在吸积物质和白矮星表面物质的混合效应。然而,在许多新星抛射物中还观测到了氦增丰现象。这表明,在新星爆发过程中吸积物质与白矮星表面的氦壳层进行了混合。

  项目组对新星爆发过程中的氦混合做了系统性研究,发现随着氦混合度的升高,新星爆发会变得更加剧烈(见图2)。该项研究重现了观测上新星爆发过程中的氦增丰现象。此外,项目组提出了一种利用新星爆发抛射物中氦与氢的质量比来测定氦混合度的方法(见图3),该方法可以对新星爆发过程中的混合理论进行限制。这项研究表明氦混合在新星爆发研究中至关重要。

  该成果受到了国家自然科学基金创新群体项目以及中国科学院前沿科学重点研究计划(拔尖青年科学家类)的大力支持。

  论文链接

  项目组近年来在新星爆发领域的相关论文:

  (1) Wang B., Mass-accreting white dwarfs and type Ia supernovae, 2018, Res. Astron. Astrophys., 18, 049 (特邀综述)

  (2) Wang B., Li Y., Ma X., Liu D., Cui X., Han Z., Super-Eddington wind scenario for the progenitors of type Ia supernovae: Accreting He-rich matter onto white dwarfs, 2015, A&A, 584, A37

  (3) Wu C., Wang B., Liu D., Han Z., Mass retention efficiencies of He accretion onto carbon-oxygen white dwarfs and type Ia supernovae,2017, A&A, 604, A31

  (4) Guo Y., Liu D., Wu C., Wang B., He-shell flashes on the surface of oxygen-neon white dwarfs, 2021, Res. Astron. Astrophys., 21, 034

云南天文台在新星爆发领域取得新进展

  图1. 新星爆发示意图(图片来源:https://www.nasa.gov/)。

云南天文台在新星爆发领域取得新进展

  图2. 新星爆发的峰值光度随氦混合度的升高而升高。

云南天文台在新星爆发领域取得新进展

  图3. 利用新星爆发抛射物中氦与氢的质量比(He/H)来测定氦混合度。

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投稿时间:2022-06-08  最后更新:2022-06-08

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