大质量恒星的垂死呼吸-超新星产生于像Betelgeuse一样的超巨星脉动

这位画家的印象是超新星爆炸后环境中形成了尘埃。VLT的观测结果表明，这些宇宙尘埃工厂以两个阶段的过程制造谷物，爆炸后不久就开始了，但此后又持续了很长时间。

最近，Betelgeuse一直是引起媒体广泛关注的中心。红色超巨星快要寿终正寝了，当一颗质量超过太阳质量十倍的恒星死亡时，它会以引人注目的方式灭绝。随着它的亮度最近下降到近百年来的最低点，许多太空爱好者都对Betelgeuse很快会成为超新星感到兴奋，它在令人眼花display乱的显示器中爆炸，即使在白天也可以看到。

虽然猎户座肩上的那颗著名恒星可能会在未来一百万年内（几乎在宇宙时间的几天内）消失，但科学家们坚持认为它的变暗是由于恒星的脉动所致。这种现象在红色超级巨人中相对普遍，数十年来，贝特尔海斯（Betelgeuse）一直属于这一类。

巧合的是，加州大学圣塔芭芭拉分校的研究人员已经对超新星的亮度做出了预测，这些亮度将在像Betelgeuse这样的脉动星爆炸时产生。

与大多数恒星不同，槟榔足够大且足够靠近，科学家可以使用ALMA望远镜之类的仪器进行分辨。

物理学研究生贾里德·戈德堡（Jared Goldberg）与该校Kavli理论物理研究所（KITP）主任，格鲁克物理学教授Lars Bildsten以及KITP高级研究员比尔·帕克斯顿（Bill Paxton）发表了一份研究报告，详细介绍了一颗恒星的脉动将如何影响随后发生的爆炸。到达终点。该论文发表在《天体物理学杂志》上。

美国国家科学基金会研究生研究员戈德堡说：“我们想知道如果一颗脉动的恒星在脉动的不同阶段爆炸会是什么样子。”“较早的模型更简单，因为它们不包括随时间变化的脉动效应。”

当一颗大小如Betelgeuse的恒星最终用尽的材料在其中心融合时，它将失去向外的压力，从而使其无法承受自身巨大的重量而坍塌。由此产生的核心坍塌发生在半秒内，远远快于使恒星表面和浮肿的外层注意到的速度。

贾里德·戈德堡（Jared Goldberg）。

随着铁芯的塌陷，原子解离为电子和质子。它们结合形成中子，并在此过程中释放出称为中微子的高能粒子。通常，中微子几乎不会与其他物质发生相互作用-每秒有100万亿个中微子通过您的身体而不会发生任何碰撞。也就是说，超新星是宇宙中最强大的现象之一。核心坍缩中产生的中微子的数量和能量是如此之大，以至于即使只有一小部分与恒星物质发生碰撞，它通常也足以发射出能够使恒星爆炸的冲击波。

爆炸所产生的爆炸以惊人的能量击中了恒星的外层，形成了可以使整个星系短暂发光的爆发。爆炸在约100天之内保持明亮，因为一旦离子化的氢与失去的电子重新结合成为中性，辐射就只能逸出。这是从外向内进行的，这意味着随着时间的流逝，天文学家将更深入地观察超新星，直到最后，来自中心的光可以逸出。到那时，剩下的就是放射性尘埃的昏暗光芒，这种光芒可以持续发光多年。

超新星的特征随恒星的质量，总爆炸能量以及半径的变化而变化。这意味着Betelgeuse的脉动使得预测爆炸的方式变得更加复杂。

研究人员发现，如果整个恒星一致地跳动（如果愿意的话，呼入和呼出），那么超新星的行为就好像Betelgeuse是具有给定半径的静态恒星一样。但是，恒星的不同层可以彼此相对振荡：外层膨胀而中间层收缩，反之亦然。

对于简单的搏动情况，团队的模型产生的结果与未考虑搏动的模型相似。戈德伯格解释说：“它看起来就像是一颗更大的恒星或一颗较小的恒星在脉动的不同点产生的超新星。”他说：“这是当您开始考虑更复杂的脉动时，即有东西在运进与运出的同时，实际上我们的模型确实产生了明显的差异，”

在这些情况下，研究人员发现，随着光从爆炸的更深层泄漏出来，其发射似乎是来自不同大小恒星的超新星的结果。

戈德伯格解释说：“来自被压缩恒星部分的光线是微弱的，正如我们期望的那样，来自更紧凑，无脉动的恒星。”同时，来自当时正在膨胀的恒星部分的光线会显得更亮，好像来自更大的，非脉动的恒星一样。

戈德堡计划与物理学教授安迪·豪威尔（Andy Howell）和KITP博士后研究员埃文·鲍尔（Evan Bauer）向《美国天文学会研究笔记》提交一份报告，总结他们专门针对Betelgeuse运行的模拟结果。戈德堡还与KITP博士后曾荫权（Benny Tsang）进行了比较，以比较不同的超新星辐射传输技术，并与物理学研究生Daichi Hiramatsu进行了比较，将理论爆炸模型与超新星观测进行了比较。

参考：“巨星垂死的呼吸：脉动红色超巨星及其产生的IIP型超新星”，Jared A. Goldberg，Lars Bildsten和Bill Paxton，2020年2月28日，《天体物理学杂志》。
10.3847 / 1538-4357 / ab7205