近日，紫金山天文臺與國家天文臺聯(lián)合對Ia-CSM類(lèi)超新星SN2018evt晚期的光學(xué)與中紅外多波段觀(guān)測信號進(jìn)行了研究，通過(guò)分析超新星爆炸后幾年內的中紅外測光數據，見(jiàn)證了熱核爆炸超新星晚期的塵埃形成與演化現象。結合激波消融星周塵埃、星周塵埃和新生成塵埃的熱輻射等物理過(guò)程，SN2018evt晚期的中紅外流量超出得到了成功的解釋。該研究成果在2024年2月9日以“Newly formed dust within the circumstellar environment of SN Ia-CSM 2018evt”為題在線(xiàn)發(fā)表在《自然 天文》（Nature Astronomy）上。

　　Ia型超新星是白矮星在質(zhì)量增加到錢(qián)德拉塞卡極限附近時(shí)引燃核心的碳氧元素并摧毀整個(gè)白矮星的熱核爆炸過(guò)程。碳氧白矮星可能存在不同的質(zhì)量增加途徑，其中之一是雙星系統中通過(guò)吸積實(shí)現質(zhì)量的增加。吸積也會(huì )伴隨著(zhù)質(zhì)量向外轉移并產(chǎn)生一定的星周物質(zhì)。超新星拋射物與星周物質(zhì)的相互作用會(huì )產(chǎn)生一個(gè)容易形成塵埃的殼層區域。存在這種相互作用的熱核爆炸超新星（Ia-CSM類(lèi)超新星）有可能成為橢圓星系等低恒星形成率星系的重要塵埃來(lái)源，挑戰只有核塌縮型超新星產(chǎn)生大量宇宙塵埃的傳統觀(guān)點(diǎn)。但目前對Ia-CSM類(lèi)超新星的中紅外觀(guān)測非常稀少，這導致我們對上述觀(guān)點(diǎn)的了解仍非常有限。

　　SN2018evt是一顆低紅移Ia-CSM類(lèi)超新星，地面光學(xué)望遠鏡的測光和光譜后隨觀(guān)測持續到了其爆炸后五六百天，空間中紅外望遠鏡Spitzer和WISE對其進(jìn)行了長(cháng)達數年的監測。國家天文臺中智中心的王靈芝副研究員與美國德州農工大學(xué)的王力帆教授發(fā)起了針對該超新星的觀(guān)測研究，并分析了光學(xué)測光與光譜數據。王靈芝與紫金山天文臺博士后胡鐳合作處理了SN2018evt中紅外測光數據。通過(guò)比對光學(xué)與中紅外測光數據，發(fā)現SN2018evt在晚期存在明顯的中紅外流量超出（圖1）。紫金山天文臺博士后胡茂凱通過(guò)綜合星周塵埃的熱輻射、激波摧毀星周塵埃過(guò)程以及新生成塵埃熱輻射，合理地解釋了SN2018evt晚期中紅外流量超出（圖2）。同時(shí)，新生成塵埃產(chǎn)生的消光效應也與光譜中氫發(fā)射線(xiàn)的紅藍不對稱(chēng)性的演化特征吻合。

　　王靈芝是論文的第一作者兼通訊作者，胡茂凱與王力帆是論文的共同第一作者。該工作的紫金山天文臺部分得到了國家自然科學(xué)基金創(chuàng )新研究群體項目，青海省重大科技專(zhuān)項及江蘇省卓越博士后計劃的支持。

　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41550-024-02197-9

圖1 SN2018evt晚期存在塵埃形成的觀(guān)測信號。a: 晚期光學(xué)和中紅外光變曲線(xiàn)，光學(xué)波段變暗的同時(shí)，中紅外由于新生成塵埃的熱輻射而出現亮度增加。b-d: 氫發(fā)射線(xiàn)在晚期的演化特征。

圖2 SN2018evt晚期中紅外測光信號的擬合。通過(guò)考慮星周塵埃以及新生成塵埃的熱輻射，合理地解釋了SN2018evt晚期的中紅外流量超出信號。