紫金山天文臺發現圍繞第谷超新星遺跡的巨大空腔

　　Type Ia型超新星被用作宇宙的“標準燭光”。基于Ia型超新星的觀測，天文學家揭示了宇宙的加速膨脹。然而，Ia型超新星的前身星一直沒有獲得觀測上的證認。目前國際上有兩類主流的前身星理論模型：（1）單簡并模型——白矮星吸積周圍伴星（主序星或紅巨星）的物質，達到Chandrasekhar質量上限后發生熱核反應（即超新星爆炸）；（2）雙簡并模型——處于雙星系統中的兩顆白矮星并合而后發生熱核反應。這兩大類前身星模型一直處于激烈的爭論之中，由此帶來的“前身星難題”是超新星研究領域的一個重要科學問題。

　　理論研究預測，單簡并模型中的白矮星在吸積物質的同時會驅動星風，而持久的星風會在白矮星周圍的星際介質中“吹出”一個巨大的空腔（半徑10-30pc）；但在雙簡并模型中，沒有此類星風及空腔。因此，觀測Ia型超新星遺跡并在其周圍搜尋巨型空腔將是十分有效的判別其前身星的方法。以此為目標，中國科學院紫金山天文臺科研人員利用青海德令哈13.7米毫米波望遠鏡，在一項名為“銀河畫卷”的銀道面CO分子氣體巡天研究計劃中，對Ia型超新星遺跡的典型對象第谷超新星遺跡展開了觀測。

　　第谷超新星（Tycho’s supernova）爆發于公元1572年，是銀河系內一顆標準的Ia型超新星，也是“銀河畫卷”搜尋的第一個Ia型超新星遺跡目標源。通過大視場、高靈敏度的觀測，紫金山天文臺科研人員發現，在第谷超新星遺跡周圍存在一個巨大的氣體空腔，測量到的半徑值介于13-27pc之間。觀測還表明，該遺跡周圍的星際氣體明顯受到激波的擾動，且整個氣體空腔目前處于膨脹之中。基于觀測推算的星風強度和年齡也與吸積模型十分吻合。以上發現為Ia型超新星單簡并模型的理論提供了強有力的觀測證據。目前紫金山天文臺科研人員正瞄準銀道面其它Ia型超新星遺跡，不斷開展后續的觀測，以期取得更加系統的成果。

　　針對第谷超新星遺跡巨大空腔的發現已于2017年4月被國際天文刊物《天文學與天體物理》（Astronomy & Astrophysics）接收發表。該項研究工作得到國家青年千人計劃、國家自然科學基金以及中科院先導專項的支持。

圖：“銀河畫卷”觀測獲得的第谷超新星遺跡CO氣體速度積分圖。紅色圓圈標示了超新星爆炸后的激波前沿。黃色橢圓勾勒了圍繞遺跡的巨大空腔，可能由其前身星星風導致。