超新星的光谱分类

整理|赵经远

编辑|赵经远

本文中的大部分类型主要根据公众科学项目Zwicky Chemical Factory（https://www.zooniverse.org/projects/adamamiller/zwicky-chemical-factory ）的FIELD GUIDE整理而来，此外，SN Ib-Ca-rich根据Avishay Gal-Yam教授的文献（https://arxiv.org/abs/1611.09353 ）进行概括，SN Icn根据Avishay Gal-Yam教授等人发布的AstroNote 2021-76（https://www.wis-tns.org/astronotes/astronote/2021-76 ）进行概括。

元素

图中涉及的元素如下列出：

calcium——Ca，钙

carbon——C，碳

helium——He，氦

hydrogen——H，氢

magnesium——Mg，镁

neon——Ne，氖

oxygen——O，氧

silicon——Si，硅

sulfur——S，硫

titanium——Ti，钛

Ia型超新星

SN Ia-normal

SN Ia-normal是Ia型超新星中最常见的亚型。它们通常表现出强烈的硅吸收特征。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN Ia-1991T-like

SN Ia-1991T-like比SN Ia-normal更亮，因为它们会产生更多的放射性物质。通常，它们光谱中硅和钙吸收线比SN Ia-normal更弱。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN Ia-1991bg-like

SN Ia-1991bg-like比SN Ia-normal更暗，亮度下降很快，因为它们产生的放射性物质更少。它们的光谱通常在4200埃附近存在宽阔的“钛槽（titanium trough）”吸收特征。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN Ia-2002cx-like

SN Ia-2002cx-like又称SN Iax，是能量最低的Ia型超新星。它们通常具有较暗的峰值亮度，光谱表现出较低的膨胀速度（例如，在光谱中，SN Ia-2002cx-like硅吸收特征的最小值接近6200埃，而SN Ia-normal的这一特征接近6100 埃）。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN Ia-CSM

SN Ia-CSM是表现出氢发射线的Ia型超新星。它们是白矮星在一个或多个氢壳内爆炸的结果，其名称中的CSM是Circumstellar Material（星周物质）的缩写。当超新星抛射物与来自伴星的氢碰撞时，光谱看起来看起来像是在SN Ia-normal的基础上叠加了氢发射线。这一类型很少见。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN Ia-2003fg-like

SN Ia-2003fg-like比SN Ia-normal更亮。其起源仍然很神秘，最初认为它们的前身星质量在爆炸之前超过了钱德拉塞卡极限[因此也被称为SN Ia-SC，即超越钱德拉塞卡极限（Super-Chandrasekhar）的Ia型超新星]，但最近的观测表明可能有其他成因。SN Ia-2003fg-like的光谱表现出较低的膨胀速度，在峰值亮度的光谱中存在碳吸收线，而在SN Ia-normal中看不到这些特征。这一类型非常罕见。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

Ib型超新星

SN Ib-normal

SN Ib-normal的光谱表现出氦发射线和吸收线，完全缺乏氢。氦线的强度取决于前身星的性质和观测的阶段。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN Ibn

SN Ibn显示出狭窄的氦发射线（因此其名称中有“n”，代表narrow），不同阶段氦发射线的强度不同。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN Ib-Ca-rich

SN Ib-Ca-rich的光谱中富含钙。与SN Ib-normal相比，它们更为暗弱，变暗更快。

Ic型超新星

SN Ic-normal

SN Ic-normal的光谱中既没有氢也没有氦，而是表现出钙和其他重元素（例如，氧、铁）的特征。SN Ic-normal可能会像Ia型超新星一样出现硅吸收线，但它们的这种吸收往往很微弱。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN Ic-BL

SN Ic-BL是具有宽阔吸收线的Ic型超新星，其名称中的BL意为宽阔的谱线（Broad Line），它们中的一部分与伽马射线暴成协。在一些SN Ic-BL中，由于吸收线非常宽阔，以至于无法区分出单一的元素。SN Ic-BL的光谱中最易识别的元素是钙、氧和铁。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN Ic-SLSN

SN Ic-SLSN是Ic型超新星中特别明亮的类型，名称中的SL代表Super Luminous（超亮）。它们在爆炸的早期阶段，往往表现出独特的氧吸收特征。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN Icn

SN Icn的光谱呈现强且窄（因此其名称中有“n”）的碳和/或氧发射线，缺乏明显的氢和氦线。

图像来源：Weizmann Institute of Science

II型超新星

SN II-normal

SN II-normal是II型超新星中最常见的亚型。它们通常表现出宽阔的氢发射线（和吸收线），没有氦线或狭窄的发射线。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN IIb

SN IIb的光谱显示出氢和氦的吸收线。不同阶段氢和氦吸收强度的比例不同，并且在不同超新星之间也有差异。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

SN IIn

SN IIn表现出狭窄的氢发射线（因此其名称中有“n”）。它们有时也显示出其他元素的狭窄发射线。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

不是超新星的天体

除了超新星之外，还有许多其他类型的天体可以在几天内迅速增亮。这些天体的光谱特征多种多样，下面只列举几个例子。区别它们和超新星的主要方法是，超新星通常会呈现出非常宽阔的吸收特征。

AGN（活动星系核）

AGN是星系核心超大质量黑洞快速消耗物质形成的。它们通常表现出强烈的发射线，包括氢、氧和其他元素。有时可能会将它们与SN IIn混淆。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

CV（激变变星）

CV是白矮星双星系统的爆发。在爆发阶段，它们的光谱通常缺乏明显的吸收或发射特征（有时可以看到微弱的氢线），并且呈现为蓝色。易将它们与早期阶段的SN II混淆，后者有时在爆炸几天后才会显示出宽阔的氢特征谱线。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

Galaxy（星系）

有时，一颗超新星变暗非常迅速，以至于我们只能在光谱中检测到来自宿主星系的特征。每个星系的光谱都是独一无二的，下图中的例子主要显示了吸收线，但也有一些发射线（例如氢）。

图像来源：Zwicky Chemical Factory

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