博科园|你还记得仙后座A超新星吗？研究表明：它很可能有一颗黑洞伴星！
日本理化学研究所天体物理学家的光谱分析表明 ， 爆炸形成超新星仙后座A的大质量恒星 ， 很可能有一颗尚未被发现的伴星 ， 这将为天文学家寻找伴星的努力提供新动力 。 超新星爆炸是宇宙中最猛烈的事件之一 ， 当一颗大质量恒星耗尽其燃料供应 ， 其核心在恒星的巨大引力作用下坍塌时 ， 它们就会发生超新星爆炸 。 虽然已经提出了理论来解释所涉及的过程 ， 但它们还有待观察证实 。
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理研高能天体物理实验室的佐藤俊树(Toshiki Sato)指出：大质量恒星的爆炸机制是天体物理学中一个长期存在的问题 ， 我们有理论上的设想 ， 但更希望通过观察来证实这些设想 。 研究恒星演化的一个重要参数是较重元素与最轻元素氢的比率 ， 这一比率被称为金属丰度 。 在宇宙大爆炸后不久 ， 只有三种元素：氢、氦和锂；但是随着每一代恒星的诞生 ， 更重的元素变得越来越丰富 。
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恒星起始金属丰度是决定其命运的重要因素 ， 最初的金属丰度会影响恒星的死亡方式 。 因此 ， 研究初始金属丰度对于了解恒星是如何爆炸的非常重要 。 现在 ， 研究人员首次测定了仙后座A(图1)的初始金属丰度 ， 通过结合钱德拉X射线天文台在过去18年中对超新星的13次观测数据 ， 得出爆炸时元素锰与铬的比例 ， 从而做到了这一点 。 根据这一比率 ， 估计仙后座A的初始金属丰度低于太阳 。
黑洞、中子星或白矮星伴星
仙后座A被称为剥离的包层超新星 ， 因为它的外层氢已经被剥离 。 但较低初始金属丰度意味着恒星风太弱 ， 无法剥离氢层 。 剩下的唯一解释是被它的伴星吸走了 ， 这是一个令人惊讶的发现 ， 因为到目前为止还没有发现伴星的迹象 。 这颗伴星没有被观测到的原因 ， 可能是因为它是一个致密、但对外的辐射很微弱 ， 比如是一颗黑洞、中子星或白矮星 。 因此 ， 这一发现为理解仙后座A的起源 ， 提供了一个新方向 。
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研究人员希望这颗伴星能在理解超新星爆炸机制方面取得重大进展 。 研究在SN-Ⅱb残留物仙后座Mn（55Co衰变后的55Mn）中探测到Mn-Kα谱线 。 富中子元素Cassiopeia A.Mn和Cr(52Fe衰变后的52Cr)主要是在：超新星爆炸不完全Si燃烧状态下在核坍塌超新星中合成 。 因此 ， Mn/Cr质量比及其中子过剩反映了爆炸过程中相应燃烧层的中和化过程 。 仙后座A的X射线数据表明 ， 仙后座A的Mn/Cr质量比很低:
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值在0.4990.10-0.6 6之间 ， 与一维Sn爆炸模型相比 ， 这要求不完全烧硅层的电子分数为0.5%以下 。 假设一个具有典型爆炸能量(1×10^51erg)太阳金属丰度前体的爆炸模型不能再现如此高的电子分数 。 如果爆燃Si延伸到具有较高Ye的O/Ne静水层 ， 可以满足观测到的Mn/Cr质量比 ， 这将需要仙后座A的亚太阳金属丰度前体(Z less sim 0.5Z⊙)的高能(>2×1051erg)和/或不对称爆炸 。 低初始金属丰度可以排除单星前体的可能性 ， 留下了双星前体与致密伴星的可能性 。
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博科园｜研究/来自：日本理化学研究所
参考期刊《天体物理学》
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