太空牛爆炸可能与新生黑洞有关

在我们许多人欣赏完独立日烟花几周后，在夏威夷负责小行星撞击陆地最后警报系统 (ATLAS) 调查的科学家们却看到了另一种灯光秀：一种叫做 AT2018cow 的东西，简称为 Cow。它突然出现，并在几周内引起了巨大的轰动，然后似乎很快就消失了。

这头牛到底是什么？天文学家在过去六个月中一直在努力寻找答案，正如周四发表在《天体物理学杂志》上的一项新研究报告所述，现在我们似乎对这一神秘现象的确切原因有了更深入的了解。问题是，它仍然是一个谜。

这头“牛”被称为瞬变天文事件，即物体或现象的持续时间极短（从几秒到几年不等，听起来很宽泛，但从宇宙的角度来看，几百万年以内的任何时间都是一眨眼的功夫）。当这道巨大的明亮闪光首次被发现时，没有人知道该如何解释。

“当时，根据当时的信息，我们知道存在一种力量，而且是一道明亮的闪光，但不清楚其来源是否在我们自己的星系中，”西北大学天文学家、详细介绍这一发现的新论文的主要作者拉斐拉·马古蒂 (Raffaella Margutti) 说道。另一个研究小组能够证实这头母牛不是我们自己星系的一部分——它出现在 CGCG 137-068 星系中，该星系距离我们 2 亿光年，位于武仙座。从那时起，天文学家们确信他们偶然发现了迄今为止发现的距离最近的此类瞬变物体。

最初，许多人怀疑“母牛”是一颗超新星，但其亮度超出预期——比预期亮 10 到 100 倍，这使其成为有记录以来最亮的超新星之一。它还以光速的 10% 喷出粒子，这比爆炸恒星的速度要快得多。奇怪的是，在科学家观察它时，它迅速达到峰值，在初步观察开始后仅两周多就开始减弱。

马古蒂和她的团队知道，他们正在观察某种以前从未有人真正见过的东西。她开始联系世界各地的其他人，准备使用各种仪器观察“奶牛”，并收集整个电磁波谱的测量数据，包括 X 射线、硬 X 射线（比前者强 10 倍）、无线电波和伽马射线，以评估“奶牛”在其亮度开始减弱后的后果。这些仪器包括 NASA 的 NuSTAR 和 Swift 任务、夏威夷的亚毫米波阵列 (SMA) 和智利的阿塔卡马大型毫米波阵列 (ALMA)，以及夏威夷莫纳克亚山的 WM 凯克天文台。

这种整体方法最终成为本次调查的关键。例如，初步分析表明，这头“奶牛”是一颗恒星被一个具有静态、特定尺寸的黑洞破坏的结果。这种解释很有道理——只是该物体发出的无线电辐射表明，空间正在一个非常厚且密集的环境中膨胀，而这并不是你期望在一个具有确定尺寸的黑洞周围看到的。

硬 X 射线观测结果才是研究团队真正兴奋的地方。Margutti 和她的团队注意到该物体发射出极其明亮的硬 X 射线，这完全令人震惊。“我们的第一个解释是，我们做错了什么，我们必须回头找出问题所在，”Margutti 说。但其他仪器正在验证测量结果。研究极其紧凑物体的研究人员通常不会观察到这种特征。

然而，这是天文学家在研究黑洞时经常观察到的一个特征，黑洞会通过引力从周围环境中吸收气体和固体物质。在与其他专家交谈后，该团队开始考虑“母牛”实际上是一个新生的致密物体的可能性。

从本质上讲，马古蒂和其他同事现在认为“母牛”事件是黑洞或中子星的诞生。这将是科学家历史上第一次观察此类事件的发生过程。它很可能是一个黑洞——因为该物体似乎正在从周围吸收物质并辐射能量——但科学家们并没有排除具有强大磁场的中子星可以驱动这一过程的可能性。公平地说，研究小组并没有完全排除“母牛”实际上只是一种极其独特和强大的超新星的可能性。

为什么这个谜团仍然存在？“母牛”太亮了，无法深入观察。当“母牛”瞬变最终完全消失后，该团队可能有机会对后果进行后续观察，并辨别出可能的来源。

对 Cow 进行的所有研究对于想要更好地了解黑洞和中子星等物体如何在宇宙中产生的科学家来说都是一大福音。“这意味着我们实际上有了一个研究这些物体形成的新窗口，”Margutti 说。“这是我们以前无法接触到的窗口。”

除此之外，这些发现也是多信使天文学发展的重要一步：多信使天文学是一种太空研究方法，强调通过各种信号观察物体和现象，以更全面地描绘这些物体的行为方式。例如，借助 LIGO 等项目，我们可以通过探测引力波来发现黑洞合并，但展望未来，我们还应该能够通过电磁辐射和宇宙射线来研究这些天体。“我一直强烈提倡对瞬变进行多波长观测，”Margutti 说。“我认为这在未来会变得越来越重要”，尤其是随着技术越来越灵敏，收集这类数据的能力越来越强。

目前，该团队正在密切关注“奶牛”，等待它变得更暗。他们正在为未来几个月内的新一轮观测做准备，但他们也在寻找和描述其他类似“奶牛”的事件。似乎在外太空散布着大量这样的恒星动物，我们现在对如何正确观察和描述它们有了更好的了解。“这些瞬变很罕见，但并不像我们曾经预期的那样罕见，”Margutti 说。“现在我们知道了如何找到它们。”看起来我们正在寻找一群在宇宙中吃草的宇宙牛群。