Ia型超新星多樣性的觀測(cè)研究

張居甲

(中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)昆明650011)

通常認(rèn)為Ia型超新星來(lái)自碳氧白矮星的熱核爆炸,利用其光度可標(biāo)準(zhǔn)化的特性進(jìn)行宇宙學(xué)距離測(cè)量,發(fā)現(xiàn)宇宙處于加速膨脹狀態(tài).然而Ia型超新星的研究仍存在一些基本問(wèn)題沒(méi)有解決.這些問(wèn)題和Ia型超新星觀測(cè)上的多樣性密切相關(guān).通過(guò)對(duì)處于爆發(fā)極早期的Ia型超新星進(jìn)行觀測(cè),獲得前身星系統(tǒng)的殘留信息,是研究觀測(cè)多樣性起源、提高測(cè)距精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié).我們利用麗江2.4 m望遠(yuǎn)鏡,從國(guó)內(nèi)外超新星巡天項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)的近百顆超新星候選體中證認(rèn)出84顆超新星,包括一批處于爆發(fā)早期的Ia型超新星.結(jié)合國(guó)內(nèi)外多臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的后續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有的分類體系中,一些Ia型超新星難以被歸入已知的光譜和測(cè)光亞類,表明它們可能具有不同的前身星性質(zhì)或者不同的爆發(fā)機(jī)制.

下面介紹其中3個(gè)有代表性的觀測(cè)和研究工作:

(1)窄線型的Ia型超新星SN 2012fr:通過(guò)對(duì)SN 2012fr的觀測(cè)和研究,發(fā)現(xiàn)在高光度“淺硅型”Ia型超新星中存在兩種不同輪廓的Si II λ 6355吸收,分別以SN 2012fr以及SN 1991T為代表,暗示著不同的拋射物結(jié)構(gòu).這兩類Ia型超新星存在明顯不同的觀測(cè)性質(zhì),比如早期紫外-光學(xué)顏色演化以及二次電離鐵線的強(qiáng)度.因此,建議將類似SN 2012fr的“淺硅型”Ia型超新星歸入到一類新型子類,即窄線型Ia型超新星.這些窄線型Ia型超新星有著較小的光變曲線下降率、較窄的譜線吸收輪廓以及較年輕的誕生環(huán)境.窄線型Ia型超新星的發(fā)現(xiàn)對(duì)于減小“淺硅型”Ia型超新星的內(nèi)部光度彌散,提高使用這類Ia型超新星開(kāi)展測(cè)距時(shí)的精度有著重要意義.

(2)貧鈣且明亮的Ia型超新星SN 2011hr:通過(guò)對(duì)SN 2011hr的觀測(cè)和模型分析,發(fā)現(xiàn)這顆極端的類91T型Ia型超新星,同時(shí)又具有類似超錢德拉塞卡極限候選體SN 2007if的光譜性質(zhì).光譜模擬計(jì)算表明其超高的光度以及較弱的Si II、Ca II吸收是由于爆炸時(shí)前身星物質(zhì)更為充分地燃燒成鐵族物質(zhì)所致,進(jìn)而暗示某些超亮的Ia型超新星仍然可以在錢氏質(zhì)量極限的理論框架下進(jìn)行解釋.

(3)富碳的Ia型超新星SN 2013dy:SN 2013dy極早期的光變曲線表明其前身星半徑在0.25R⊙以內(nèi),結(jié)合早期光譜中明顯的碳、氧吸收,強(qiáng)有力地證明它的前身星是碳氧白矮星.后續(xù)研究表明:這顆Ia型超新星觀測(cè)性質(zhì)大體正常,在分類上處于過(guò)渡區(qū)域,光學(xué)光度較高,但是近紅外光度偏低.結(jié)合SN 2011hr偏高的近紅外光度,我們發(fā)現(xiàn)這些光變曲線下降較慢的“淺硅型”Ia型超新星在近紅外存在2.0 mag左右的光度彌散,由此對(duì)Ia型超新星近紅外光度基本均勻的假設(shè)提出了質(zhì)疑.

這些研究表明Ia型超新星有著非常豐富的多樣性,說(shuō)明它們的前身星性質(zhì)以及爆炸機(jī)制存在很多差異,值得我們繼續(xù)開(kāi)展觀測(cè)和理論研究.而這些研究對(duì)于提高超新星測(cè)量河外距離的精度來(lái)說(shuō)是必不可少的.