天文學家首次在觀測中發現證據，證實一顆 Ia 型超新星是由「雙重爆炸」機制產生：白矮星在尚未達到臨界質量的情況下，先由表層的氦引發第一次爆炸，再觸發核心的第二次爆炸。這項成果來自對超新星殘骸 SNR 0509-67.5 的研究，天文學家在其中發現的結構證實恆星曾遭遇兩次爆炸，最終走向終結。這項研究為宇宙中最重要的爆炸事件之一帶來了新的理解。
Ia 型超新星是源自雙星系統中的白矮星爆炸事件。當白矮星從伴星吸積足夠物質、達到所謂「錢卓極限」（Chandrasekhar limit）時，便會發生劇烈的熱核爆炸（thermonuclear explosion），產生穩定且明亮的超新星光度。由於這類爆炸具有可預測的標準光度，因此成為測量宇宙距離與研究膨脹歷史的重要工具。不過，觸發這類超新星的精確機制至今仍有許多未解之謎。
例如，許多模擬研究顯示，至少有些 Ia 型超新星可能源自於尚未達到臨界質量就發生的「雙重爆炸」機制。在這一模型中，白矮星表面首先積聚一層由吸積而來的氦，當氦層變得不穩定時會率先引爆，產生一道向內傳遞的衝擊波，進而觸發核心的第二次爆炸，造成整體超新星事件。過去尚未有明確的觀測證據支援這一理論。
此次研究利用歐洲南方天文臺的特大望遠鏡（VLT），觀測位於大麥哲倫星系內數百年前的超新星遺跡 SNR 0509-67.5，天文學家在其中偵測到兩層明顯的鈣元素殼層，正是雙重爆炸所留下的指紋。這是首次在觀測中清楚辨識出這種結構，證實雙重爆炸機制確實存在，也顯示白矮星可在未達臨界質量前即發生爆炸。這一成果有助於我們理解 Ia 型超新星的形成多樣性，並進一步提升對宇宙距離測量與重元素起源的掌握。
圖說：這是由歐洲南方天文臺特大望遠鏡（VLT）拍攝的超新星殘骸 SNR 0509-67.5 影像，呈現出數百年前一顆恆星在「雙重爆炸」後所遺留的膨脹殘跡，是恆星以兩次爆炸結束生命的首張影像證據。影像中不同化學元素以不同顏色顯示：藍色為鈣，分佈成兩層同心殼層，是雙重爆炸的典型特徵；橘色則為氫（Hα）發射線。Credit: ESO/P. Das et al. Background stars (Hubble): K. Noll et al.
Ia 型超新星是理解宇宙結構與演化的關鍵之一。它們爆炸時的光度表現高度一致，使得天文學家能以之作為「宇宙量尺」，測量遙遠星系的距離。正是藉由這項特性，科學家發現了宇宙正在加速膨脹的現象，並因此獲得 2011 年的諾貝爾物理學獎。釐清其爆炸機制，有助於進一步提升我們使用它們進行宇宙學測量的精確性。此次發現的雙重爆炸證據不僅解開一項長年未明的理論問題，觀測上也呈現了層層分明、極具美感的結構景觀，讓我們得以一窺這類壯觀宇宙爆炸的內部運作。（編譯 / 段皓元）
資料來源：ESO
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