三维模型揭示能量巨大的双星爆发过程

　　几十年来，天文学家们已经认识了双星系统V745 Sco中的不规则爆发活动。这个系统坐落在距离地球25000光年之外的地方。先前的爆发在1937年和1989年被观测到时，天文学家们因为惊奇而受到吸引。不过，当这个双星系统在2014年2月6日又一次爆发的时候，科学家们已经准备好了用包括NASA钱德拉X射线天文台在内的一系列望远镜对爆发事件进行观测。
　　V745 Sco是一个包含由引力而被锁定在一起的一颗红巨星和一颗白矮星的双星系统。这两个恒星天体相互绕转的轨道是如此近，以至于红巨星的外层被白矮星的强引力拽出。这些物质逐渐落到白矮星的表面。随着时间流逝，白矮星表面可能会积累足够多的物质，从而触发一场巨大的热核爆炸，造成双星急剧增亮，被称为“新星”。天文学家观测到V745 Sco在爆发开始后的9天时间内，在可见光波段变暗了1000倍。
　　在2014年的爆发后，天文学家使用钱德拉天文台观测V745 Sco略超过了两周。他们的关键发现是，爆炸所喷出的物质看上去是朝着我们运动的。为了解释这一现象，一队来自意大利国家天体物理研究所-巴勒莫大学巴勒莫天文台和哈佛-史密松天体物理中心的科学家构建了一个该爆炸的三维计算机模型，并且调试模型直至其与观测吻合。在这个模型中，他们在双星系统的赤道周围包括了一个大的低温气体盘，这个盘状结构是由白矮星拖拽从红巨星上流出的气体风而形成的。
　　计算机计算结果表明，这场新星爆发的爆震波和喷出的物质很可能聚集在双星系统的南北两极。这种形状是由爆震波冲击双星周围的低温气体盘而造成的。这一相互作用使爆震波和喷出物质在盘的方向减速，并产生了一个不断扩张的、炽热的释放X射线的气体环。远离我们运动而去的物质产生的X射线绝大部分都被朝向地球运动的物质吸收和阻挡，这就解释了为什么看上去大部分物质都在朝向我们运动。

　　双星系统爆发的三维模型
　　图像来源：NASA/CXC/M.Weiss
　　
　　视频来源：NASA/CXC INAF-Osservatorio Astro. di Palermo/S.Orlando
　　在展示新的3D爆炸模型的图中，爆震波为黄色，爆炸喷出的物质为紫色，而几乎未被爆震波影响更冷的物质盘显示为蓝色。喷出物质左侧可见空腔，这是白矮星表面的碎片冲击到红巨星时被减速而形成的。下面的光学图像来自澳大利亚赛丁泉天文台，V745 Sco位于图像中心。

　　澳大利亚赛丁泉天文台拍摄的包含V745 Sco的光学图像
　　爆发释放了巨大的能量，相当于1000万万亿颗氢弹。作者们估计，大约十分之一倍地球质量的物质在爆发中被喷出。
　　尽管这次恒星尺度的喷射是如此令人瞩目，喷出物质的量仍然远远小于科学家们计算的触发爆发所需的量。这意味着尽管爆发一再发生，仍有大量物质持续积累到白矮星表面上。如果物质积累得足够多，白矮星将可能经历一场热核爆炸并被完全摧毁。天文学家们使用这种被称作Ia型超新星的爆发天体作为宇宙的距离标志，从而测量宇宙的膨胀。
　　科学家们还可以确定新星喷出物质的化学组成。他们对数据的分析表明，白矮星主要是由碳和氧组成的。
　　描述这些结果的一篇论文发表在了2017年2月1日的皇家天文学会月刊上，并可以在线查阅（https://arxiv.org/abs/1610.05692）。文章作者是来自意大利国家天体物理研究所-巴勒莫天文台的Salvatore Orlando，马萨诸塞州剑桥的哈佛-史密松天体物理中心的Jeremy Drake和巴勒莫大学的Marco Miceli。
　　NASA位于亚拉巴马州亨茨维尔的马歇尔空间中心为NASA科学任务理事会管理钱德拉计划。位于马萨诸塞州剑桥的史密松天体物理台负责钱德拉的科学和飞行运行。