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黑洞變成超新星?4.8億光年外,科學家首次發現了這種超新星
2021/09/08
2021/09/08
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

超新星爆發是宇宙中最劇烈的一種現象,它所釋放的能量相當于太陽在100億年歲月中所釋放的能量總和。這樣巨大的能量不僅可以將自己的物質以光速1/10的驚人速度炸到宇宙空間,甚至使其亮度超過整個星系!

在此之前,科學家們已經發現了幾種不同形式的超新星。最近,他們又發現了一種全新的超新星形式。令人驚訝的是,這種超新星爆發,竟然和宇宙中另一種恐怖的天體有關,那就是黑洞。

2017年,科學家們在甚大望遠鏡陣列巡天(VLASS)專案中,發現了這種超新星。當時他們正在進行無線電勘測,突然在宇宙中發現了一個極其明亮的射電源。在此前利用該設備的觀測中,並沒有這個射電源的記錄,可見它是剛剛出現的。

科學家隨後利用甚大望遠鏡和凱克望遠鏡兩大設備對這裡進行了觀測,證明了這個射電源是真實存在的。而且,這個射電源的特徵,和一顆超新星向外擴散的物質與周圍的氣體及塵埃相互作用的特徵相一致。

具體來說就是,當超新星拋射出來的物質撞入這些星際氣體和塵埃的「懷抱」中時,就會產生非常耀眼的電磁輻射,以至于隔著遙遠的宇宙空間都能夠被我們觀測到。加州理工學院的天文學家們經過仔細的觀測,最終將其來源鎖定在了一個距離我們4.8億光年的矮星系VT J121001+4959647上。

接下來,他們又對這片區域的歷史資料進行了查詢,以確定這個星系到底是從什麼時候開始變數的。最終,在國際空間站上的全天空X射線圖像監測儀(MAXI)觀測的資料中,他們發現了與此相關的軟X射線。

通過這些觀測資料,科學家們能夠對這顆超新星的歷史追根溯源。他們發現,形成這顆超新星的恒星並不是孤獨的恒星,而是位于一個雙星系統中。並且,隨著它逐漸走到生命的盡頭,其物質也不斷地被自己的同伴所吞噬。

這種現象在宇宙中並不罕見,在雙星系統中,當一顆恒星進入演化末期時,經常就會出現軌道衰減、也就是兩顆恒星逐漸靠近的情況。由于距離更近了,引力也就更強,于是恒星之間物質的轉移就不可避免了。

尤其是在一個包含白矮星的雙星系統中,更容易見到這樣的情況。白矮星是一種緻密星,是由質量不足太陽8倍的恒星在消逝後形成的天體,其密度非常驚人,引力也非常大。當擁有白矮星的雙星系統中的另一顆恒星也走完了主序星階段,膨脹為紅巨星,其物質就很容易被白矮星吸走,甚至導致白矮星發生熱核爆炸,這就是所謂的Ia型超新星。

當然了,還有比白矮星更重的天體,那就是中子星和黑洞,分別是由質量在太陽8-30倍之間和超過太陽30倍的恒星通過超新星爆發形成的。那麼,這次觀測到的超新星爆發,是源自于黑洞或者中子星嗎?是,也不是。

說它是,是因為這個過程的確有黑洞或中子星的參與。說它不是,是因為其形成的模式絕非此前我們所見到過的任何一種形式的超新星爆發。

研究團隊指出:在一開始,這個雙星系統中包含了兩顆恒星,二者在質量上有所差異。我們知道,大質量的恒星反而壽命比較短,所以那顆巨大的恒星首先走到了生命的盡頭,爆發為超新星,內核則坍縮成了一個黑洞或者中子星。

在接下來的歲月裡,這顆緻密星不僅僅是像其他的同類一樣從伴星身上攫取物質,而是和伴星發生軌道的衰減,二者螺旋式地相互靠近。在這個過程中,那顆原本還沒走到生命盡頭的恒星提前迎來了命運的終點,它的物質被這顆緻密星的引力拉出來,並且甩到了周圍的宇宙空間,在它們周圍形成了一個巨大的物質環。從我們觀測到的角度來講,這個過程大約開始于300年前。

然後,兩顆天體繼續靠近。最終,這顆緻密星竟然直接闖入了伴星的「心臟」,開始了瘋狂的吞噬。

由于緻密星的闖入,恒星的一切都改變了。原本核心處進行著核聚變,如今也被打斷了,以至于原本向外輻射的壓力消失,無法抵抗自身的引力,于是發生了坍縮。在坍縮的同時,這些物質還會在緻密星的周圍形成一個明亮的吸積盤,同時還會向宇宙中射出高能的噴流,一直射到非常遠的地方。

國際空間站上的MAXI所發現的X射線,就是來自于這股噴流。而VLASS所檢測到的無線電信號,就是來自于超新星拋射出的物質。此前被甩到太空中的物質沒有超新星爆發時拋射的物質那麼高的能量和那麼快的速度,于是被後者追上,二者相撞時所產生的就是科學家們檢測到的信號。

加州理工學院的天文學家Dillon Dong指出:「此前就有理論家提出過這個預言,而這就是我們首次真正觀測到這樣的事件。」

對于那顆被黑洞入侵的恒星來說,它的命運本來就是被吞噬。不過,這一次黑洞迫不及待地闖入恒星腹中,可謂是「殺人誅心」,加速了這顆恒星的滅亡。感謝它的滅亡,上演了這場壯觀的宇宙事件。

 

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