恒星最壮烈的死亡方式就是超新星爆炸。在此过程中,恒星由于核物理过程和引力坍缩作用而被撕碎,它的亮度能在短时间内超过整个星系。超新星类型有很多种,但是一种被称为Ia型的特殊类型吸引着天文学家的关注。对于这种类型的超新星,天文学家还不完全清楚它们究竟是怎样引爆的。
Ia型超新星对天文学家很有用,因为它们总是以同样的强度爆炸,所以它们的绝对亮度很接近。通过测量遥远Ia型超新星的视亮度,可以计算出宇宙的大小,以及它的膨胀速度。那么,是什么使Ia型超新星如此一致?其他的超新星会在亮度上发生变化,但为什么Ia型超新星不会?
主流理论认为,它们是由一种特殊的双星系统引起的。在双星系统中,一颗白矮星围绕着一颗红巨星运行。白矮星的质量通常与太阳接近,因为如果它们的质量超过钱德拉塞卡极限(1.44个太阳质量),就会在自身重量的作用下坍缩为中子星或者黑洞。如果白矮星十分靠近红巨星,那么,红巨星的外层就会被白矮星的引力吸引过来。这样,白矮星的质量将会逐渐增加,如果它的质量达到极限,就会完全爆炸成超新星,这就是Ia型超新星。
Ia型超新星的大致模型就是这样,但难点在于弄清细节问题。白矮星的引力坍缩是如何引发导超新星爆炸所必要的核反应?最近,一项新的研究对这个问题有了更清晰的认识。
利用昴星团望远镜和北双子座望远镜的数据,天文学家捕捉到了Ia型超新星爆发的最早时刻。他们发现,在超新星大爆发之前出现了一个很小的初始闪光。初始爆炸的光谱表明,这可能是由恒星表面的氦快速核聚变引起的,这种效应在计算机模拟中也得到了体现。
根据这个模型,在白矮星表面聚集的氦使它开始快速核聚变。由此产生的冲击波传播到恒星的核心,从而触发了核聚变的链式反应。在这种情况下,白矮星的爆炸不是由于它的质量达到钱德拉塞卡极限所直接造成的,而是快速聚变产生的链式反应所引起的。这就解释了为什么Ia型超新星的绝对亮度会有轻微区别,这也有助于天文学家更好地利用这种超新星测量星系的距离。
天文学家需要观察更多的这种超新星,来了解这是否是Ia型超新星的主要触发机制,或者还有其它的方式引爆了这种白矮星。但现在看来,只要一些氦,就能引爆恒星。