这可能是一种全新类型的超新星

这可能是一种全新类型的超新星

一项新研究的作者认为,他们可能探测到了一种罕见的超新星,这种超新星是由恒星与黑洞或中子星合并引发的。这颗超新星之所以独特,是因为两个物体的合并可能导致其过早死亡——这种现象一直被理论化,但从未真正目睹过。

这颗超新星发出了异常强烈的无线电信号,研究人员认为这是恒星在爆炸前将部分质量抛入周围空间的证据,可能是由于两颗天体的合并。后来,在它戏剧性地走向终结的痛苦中,恒星的残余与这些漂浮的星尘相撞,产生了无线电波。

加州大学伯克利分校天体物理学家戴维·瓦尔塔尼扬 (David Vartanyan) 表示,通常情况下,当恒星内部条件的变化导致“维持核心免于引力坍缩的压力支撑”减弱时,恒星就会爆炸形成超新星,他没有参与这项研究。

恒星主要通过氢融合成氦来获取能量。但是当氢耗尽时,它们开始融合氦,并向越来越重的元素发展。当大型恒星耗尽可用作燃料的元素时,它们的核心会向内坍缩,然后爆发成超新星,留下一个超致密的物体——中子星或黑洞。

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大型恒星在开始融合铁元素后不久就会变成新星,这不会给恒星带来任何能量。但对于较小的恒星来说,这种情况可能发生在它们燃烧“氧、镁或氖等较轻元素时”,瓦尔塔尼安说。

当恒星爆炸时,它们会以多种不同波长的光释放出巨大的能量。在超新星爆发期间,“一颗爆炸的恒星比 100 亿颗恒星更耀眼——这太神奇了,”台湾台北中央研究院研究超新星的天体物理学家 Ken Chen 说,他也没有参与这项研究。

这项研究发表在《科学》杂志上,研究了团队从甚大天线阵巡天星表中获得的无线电信号。Vartanyan 说,信号似乎显示一个双星系统的超新星,该系统包含一颗恒星,在爆炸前仅几百年就喷出了一团与自身质量相当的云,而这在恒星的生命周期中是非常短暂的。所以,正是这个“狭窄的窗口”让“这个物体如此独特”,他说。爆炸前不久发生的喷发表明可能发生了合并。

研究小组还利用出现在天空同一区域的存档 X 射线信号证实了他们的发现。该信号是由国际空间站上的一台名为全天 X 射线图像监测器 (MAXI) 的仪器记录下来的。

这为那里确实发生过超新星爆发提供了令人信服的证据,但合并究竟如何加速超新星爆发过程这一关键问题仍充满不确定性,瓦尔塔尼扬说。

他认为可能是合并引发了这颗恒星的核心坍缩,但他更倾向于另一种可能的解释,作者在论文中也承认了这一点:双星质量相互作用,或恒星之间的质量交换。

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当两个恒星物体相互绕转(称为双星系统)时,一个物体的质量会被另一个物体拉走——但有时并非所有的质量都会到达另一颗恒星。如果这颗超新星就是这种情况,那么爆炸前不久的质量喷射可能只是巧合。即使不是由合并引起的,漂移物质仍会导致团队探测到的无线电信号。不过,瓦尔塔尼扬说,也有可能质量转移本身破坏了恒星的核心并引发了超新星。

陈还不完全相信合并是导致物质漂移和产生奇怪无线电信号的原因。但他表示,这一发现本身就很了不起,因为它是如此独特。

陈解释说,即使这颗超新星不是由合并引起的,这项研究也可能引发有关合并的其他有趣研究方向。由于引力波天文学领域的蓬勃发展,这些天体合并的研究变得越来越重要;中子星和黑洞的合并是引力波的最大来源。

陈说,超新星可能是垂死的恒星,但它们的残骸会被新一代恒星吸收,并产生许多生命所必需的元素,包括构成地球和月球的元素。超新星不仅“毁灭,也创造”。

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