变光脉动对超新星爆炸效果有何影响

变星是一类亮度不断变化的恒星。科学家把它们比做在天空中“呼吸”的星体：“吸气”时涨大变亮;“吐气”时收缩变暗。一份新研究好奇地想了解，变星在不同的变光时期爆炸成超新星，结果有什么不同吗？

猎户座亮星参宿四（Betelgeuse）由于突然变暗引发即将爆发为超新星的猜测，成为媒体关注的焦点。这是一颗接近生命终点的巨大的红色变星。科学家知道，当一颗质量是太阳10倍以上的大型恒星爆炸的时候，将在宇宙中留下非常壮观的景象。而参宿四是的质量是太阳的20倍。由于参宿四距离地球仅600多光年，因此如果它爆发为超新星，那将是在地球上白天都能看到闪光的天文事件。研究者之一加州大学圣塔芭芭拉分校（UC Santa Barbara）的戈德堡（Jared Goldberg）说：“我们想了解超新星爆发时刻发生在变星不同的亮度阶段，将对结果有何影响？以前的研究建立的模型，没有考虑不同亮度的时间点。”超新星璀璨光芒可“被困”百日研究称，当参宿四这样的巨星在内核反应所需的燃料耗尽后，将失去维持其常态的压力，于是在自身巨大质量的作用下，在只有半秒的瞬间坍塌——快得以至于星体的外壳还来不及反应。随着内核的坍塌，原子分离成电子和质子。它们组合成为中子，这个过程又释放高能的中微子射线。中微子一般情况下不与任何物体产生作用，每秒钟有100万亿个中微子穿透人体而不与人体发生任何碰撞接触。

因此，超新星爆发是科学家已知的宇宙中最强大的能量爆发事件之一，而坍塌的内核发出中微子的数量和能量之大，哪怕只有一小部分碰到星体的外部物质，都能立即引爆整颗恒星。巨大的爆炸冲击波拍打在恒星的外壳上，产生的光亮可以超过整个星系的亮度。这样的亮度通常可以维持100天左右，因为只有当电离氢和游离的电子重新中和之后，射线才能从星体中释放出去。射线逃逸后，超新星将剩下微弱的放射性尘埃，还能持续发亮数年。决定超新星亮度的因素在此之前，科学家已经知道，超新星的特性与恒星的质量、总爆炸能量，以及另一个很重要的因素——恒星的半径都有关系。这份研究再加上变星的亮度时间点，意味着科学家对超新星爆炸特性的了解又增加了一层维度。研究人员把变星的变光脉动比做“吸气”和“吐气”动作，“吸气”是涨大阶段，“吐气”是收缩阶段。他们发现有的变星整颗星体的脉动是一致的，即里外层的涨缩状态一致;然而有的变星内外脉动不一致，即有可能外层在涨大，而中间层在收缩，或者是相反的情况。研究显示，对于脉动一致的变星情况比较简单，不同的阶段就可以当作不同半径的恒星预测其爆炸的效果。

对于内外层脉动不一致的变星，研究人员从他们的模型中看到，这种情况取决于爆炸光线来自星体内部所在的层次。戈德堡说：“来自收缩层的光较暗，就像来自一个更紧凑的非变星恒星;而来自涨大层的光更亮，就像来自一个大一些的非变星恒星。”

这份研究近期发表在《天体物理学杂志》（Astrophysical Journal）上。