日前，天文学家首次探测到由白矮星核爆炸引发的Ia型超新星发出的射电波信号，这为人类理解白矮星的爆炸机制提供了重要线索。此项研究工作由包括河南省科学院和斯德哥尔摩大学在内的的国际联合团队合作完成，我院引力波天文台（筹）杨圣研究员参与其中，相关成果已发表在2023年5月17日的《自然》杂志上。

恒星主要通过核聚变产生的能量抵抗自身重力，当恒星的核燃料被燃烧殆尽，其自身的重力逐渐占据主导并最终将其压垮。质量不一样的恒星被压垮的程度不一样，因而最终的命运也不尽相同。当质量介于0.07到10个太阳质量的恒星被压垮时，其内部原子会被重力压碎，释放的电子被重力进一步挤压后产生简并压力。电子简并压会逐步与重力相平衡，从而形成一个稳定的由高密度电子简并物质构成的恒星核残骸，天文学家称其为白矮星。

现有理论认为白矮星的质量存在一个临界质量极限（即“钱德拉塞卡极限”），当白矮星超过此质量上限时，电子简并压力将无法支撑其重力，这会重新引发核反应从而产生剧烈爆炸，即Ia型超新星爆发。因为白矮星均在质量达到钱德拉塞卡极限时爆发，所以它们爆发的亮度几近相同；与此同时，由于距离会导致亮度衰减，于是白矮星和地球间的距离，便能通过距离与亮度之间的反比关系来推算。这种方法被称为“标准烛光”，天文学家将之用于测量Ia型超新星的距离，进而发现了宇宙正在加速膨胀，此项发现荣获2011年诺贝尔物理学奖。

独立的白矮星本不会爆炸，但当它存在于一个双星系统内，便可以通过引力获取其伴星的质量从而达到钱德拉塞卡极限产生爆炸。虽然天文学家已经确定Ia型超新星爆炸是由白矮星从伴星中吸积物质导致的，但其伴星是普通恒星还是同样为白矮星至今仍尚无定论。

当白矮星的伴星为普通恒星时，白矮星剥夺的物质不会全部掉落到白矮星上，其中一部分会形成围绕双星系统的星周物质云。当白矮星在星周物质云中爆炸时，其爆炸产生的冲击波会激发星周的原子，导致它们发出强烈的射电信号。然而迄今为止，天文学家尚未观察到Ia型超新星的射电辐射，这表明白矮星的伴星更大可能也是一颗白矮星。

本研究项目对Ia型超新星SN 2020eyj进行了详细观测，在其光谱上发现了氦的发射线，并成功检测到了超新星发出的射电信号，这揭示了这颗超新星周围存在由氦组成的星周物质。将观测到的射电信号强度与理论模型进行比较，发现产生SN 2020eyj的白矮星每年积累的物质质量大约是太阳质量的1/1000。这是人类历史上首次发现白矮星吸积氦星产生Ia型超新星，这次对富含氦的Ia型超新星的射电观测，必将加深我们对白矮星爆炸机制的理解。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05916-w

配图：

本图展示了白矮星（左）吸积其伴星（右）的过程。在超新星爆炸之前，大量物质从伴星上被剥离，本文旨在探究射电信号与这些剥离物质之间的关系。（图片来源：亚当·马卡连科/凯克天文台）