涡流星系M51中的超新星

利用哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）和地基天文台，辨认出了这颗超新星的前身星：一颗相当低光度的红超巨星，它最初形成时的质量显然只有太阳的7到10倍。在后来的一篇投稿给《皇家天文学会月刊（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）》的论文中，一个由犹斯丁·R·蒙德（Justyn R. Maund，英国剑桥大学）领导的独立欧洲科研小组已经证实了李卫东及其同事们的前身星认证，并且对恒星的原始质量得出了几乎相同的结论。 “结果是相当令人吃惊的，”李卫东论文的合作者之一，亚历克谢·V·菲利潘科（Alexei V. Filippenko，也是伯克利分校的）说。“推算出来的前身星质量非常接近理论预言的8倍太阳质量的最小值。事实上，理论模型预言的最小值应该是10到11倍太阳质量。SN 2005cs正在逼迫理论的极限，迫使我们考虑其他的[核心坍缩超新星]模型。在这些模型中，坍缩的核心并不是由铁组成的，而是由更轻的元素所构成。” 哈勃太空望远镜的高新巡天相机拍摄了这些照片，显示的是M51中的一小片区域。左图摄于1月，显示了超新星2005cs爆发之前的天区。右图摄于7月11日，显示了这颗14等的超新星。这样的图片帮助李卫东和他的同事辨认出了那颗前身恒星。Courtesy NASA, ESA, A. Filippenko, W. Li , S. Beckwith, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA). 　　李卫东说，考虑到M51的距离和尘埃红化效应的不确定性，这颗前身星可能比最初推断的更为明亮一些。如果是这样，这将使这颗倒霉恒星的出生质量提高到理论上更为舒适的10到11倍太阳质量。 SN 2005cs属于一类被称为II型稳定型超新星（SN II-P）的亚型，因为这个天体的光学亮度在-之后的几个星期内相对维持不变，而不像其他亚型的II型超新星那样迅速变暗。这颗超新星在7月27日的亮度是14.4等。自从一个月前它被发现以来，它的亮度几乎一直维持在14到14.5等之间。这是自1885年以来，观测到的3,200颗超新星之中，第六颗被辨认出前身星的超新星。天文学家们此前已经辨认出两颗II-P型超新星的前身星，它们的原始质量分别是太阳的7到9倍和13到20倍。观测还确定出，其他几颗II-P型超新星前身星的最初质量都不超过太阳的15倍。这些结果暗示，8到20倍太阳质量的恒星会形成II-P型超新星，它们的光度比大部分超新星更低——即低质量超新星前身星产生出低能量的-。但是蒙德指出，只有少数II-P型超新星的前身星被辨认出来。“我们还没有看见更大质量的前身星，这个事实并不能完全将它们排除在外，”他说。这个故事还没有结束。天文学家们现在正在讨论SN 2005cs与一个X射线闪（X-ray flash，简称XRF）之间可能存在的联系，后者是在超新星-的8天之后，被NASA的雨燕号（Swift）卫星检测到的。XRF是短暂但却强烈的X射线爆发，被认为是伽玛射线暴（gamma-ray bursts，简称GRB）的低能量版本。这次的X射线耀闪是在距离超新星不到10角秒的位置上被观测到的。考虑到SN 2005cs和X射线闪并不是完全同时同地发生的，以及这颗超新星并没有表现出任何异乎寻常的行为，大多数天文学家认为这两次事件是没有关联的。但是李卫东的研究小组指出，考虑到雨燕号定位的不确定性，天文学家们还不能排除X射线辐射来自于超新星的可能性。如果这两个事件是有关的，那么关于X射线闪，也许还有伽玛射线暴的最流行理论至少将遭受到严重的挑战。根据这些理论，大质量恒星的猛烈死亡引发了伽玛射线暴和X射线闪，因此X射线和伽玛射线的爆发与超新星的爆发应该是几乎同时发生的。 “不幸的是，这个X射线闪很可能与SN 2005cs没有关系，”李卫东说。“理论上，来自于超新星的伽玛射线暴和X射线闪应该出现在它-之后的几分钟到几小时以内。但是，这个X射线闪也有可能因为某种未知和奇异的原因，确实来自于这颗超新星。但是，由于雨燕号X射线图像非常糟糕的分辨率，要得出这种关联的确切结论是非常困难的。” “X射线闪已经成为了我们之间一场激烈争论的主题，”李卫东论文的合作者之一，斯凯勒·冯戴克（Schuyler Van Dyk，加州理工）说。“要解释它如何在爆发的8天之后突然出现，然后再消失，这是非常困难的。我还没有听到一个合理的解释，可以说明它的起源，或者它是如何与超新星关联的。”
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