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「特超新星」爆炸後300天的樣貌
天文學中有許多等有待解決的問題﹐其中超新星(supernovae)在宇宙中扮演的角色就是一個重要的議題。而爆炸威力比超新星大上10倍甚至100倍的「特超新星( hypernova)」更是科學家鎖定研究的對象﹐雖然在觀測上極為罕見﹐但科學家透過電腦模擬出其爆炸過程。
科學家對超新星進行了很多研究﹐研究人員知道超新星的運作模式及其類型﹐也知道超新星如何鍛造比氫和氦更重的元素﹐並瞭解如何在爆炸時將這些重元素拋射至宇宙中。但是﹐科學家認為這樣的理解﹐與早期宇宙狀況仍然存有一些差距。科學家的一項超級電腦高解析度模擬研究計畫﹐研究團隊針對特超新星進行模擬﹐特超新星的能量是一般超新星的100倍以上﹐且質量介於太陽質量的130至250倍之間。在早期的宇宙中﹐恆星往往擁有更大質量﹐推估當時可能存在更多的特超新星。
目前「特超新星」的形成理論模式有兩種﹐分別為「熱核特超新星模型」及「黑洞特超新星模型」兩種。本研究團隊選擇以「熱核特超新星模型」為理論架構﹐利用日本國立天文台CfCA超級電腦進行模擬實驗﹐推測這種特超新星﹐其原恆星在演化最後階段開始製造成對的正反電子﹐導致失控效應﹐使得該恆星的壓力下降而塌陷﹐因此產生巨大爆炸﹐該恆星完全摧毀被摧毀﹐甚至連黑洞都沒有﹐此過程科學家稱為「成對不穩定超新星(pair-instability supernovae ,PI SNe)」。
研究團隊研究成果其清楚地模擬出「特超新星」爆炸後300天的樣貌﹐並知道特超新星內部氣體運動與輻射之間的關係。300天的演變時間﹐足以從中獲得鎳56(Ni-56)完整的衰變過程﹐並發現在初期的鎳56變過程中﹐被加熱氣體會膨脹﹐且形成一個薄膜結構﹐其中約有30%的(伽瑪射線)能量用於推動薄膜運動﹐另外﹐70%能量可能變成特超新星的輻射﹐早期的研究因為忽略了氣體動力學效應﹐因此高估了超新星的光度值。這些發現將有助於未來進一步瞭解成對不穩定超新星的輻射機制及觀測特徵。
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