首次观测到爆炸星“撞车大赛”

天文学家利用智利的双子座南望远镜观测到来自一个古老星系的巨大能量爆炸。这次爆炸很可能是由“撞车大赛”式的恒星死亡引发的，科学家们长期以来一直假设这种死亡方式，但从未观测到。6 月 22 日发表在《自然天文学》杂志上的一项研究描述了这种剧烈的恒星湮灭。

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大多数恒星的死亡方式都相当可预测，具体取决于它们的质量。我们的太阳和其他相对低质量的恒星随着年龄的增长会脱落外层，最终逐渐褪色成为白矮星。较大的恒星燃烧得更亮，在超新星爆炸中会更快消亡，从而产生黑洞和中子星等超致密物体。如果两颗这样的恒星残骸形成双星系统，它们就会发生碰撞。

这项新研究指出了一种至少 49 年来一直被假设但从未被观测到的可能。他们观测到的伽马射线暴 (GRB) 距离地球约 30 亿光年，大致位于水瓶座附近。它可能是由两颗致密恒星（可能是中子星）在椭圆形星系中心巨大黑洞附近混乱而密集的环境中相撞引起的。

研究小组认为，这两颗命运多舛的恒星将大约相当于太阳的质量压缩到一个仅有一座城市大小的球体中。

“这些新结果表明，恒星可能会在宇宙中密度最大的一些区域死亡，在这些区域，恒星可能会发生碰撞，”这项研究的共同作者、荷兰拉德堡德大学的天文学家安德鲁·莱文 (Andrew Levan) 在一份声明中表示。“这对于理解恒星如何死亡以及解答其他问题（例如，哪些意想不到的来源可能会产生我们可以在地球上探测到的引力波）来说，是令人兴奋的。”

发生这场恒星大战的古老星系通常早已过了恒星形成的黄金时期。它们几乎没有巨星，而巨星是长伽马射线暴的主要来源。然而，这些星系的核心充满了恒星和超致密的恒星残骸，包括黑洞、白矮星和中子星。

2019 年 10 月 19 日，NASA 的尼尔·格雷尔斯·斯威夫特天文台探测到一道明亮的伽马射线闪光，持续时间超过 60 秒，科学家们首次得到迹象，表明可能发生类似该团队观察到的碰撞。如果伽马射线暴持续时间超过两秒，则被认为持续时间很长。这些爆发通常出现在质量至少为太阳 10 倍的恒星超新星死亡中，但并非总是如此。

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为了长期观察伽玛射线暴的暗淡余辉并进一步了解其来源，该团队使用了南双子座望远镜。他们的观测让天文学家找到了伽玛射线暴的确切位置，该区域距离一个古老星系的核心不到 100 光年，也非常靠近该星系巨大的黑洞。

研究小组也没有发现任何相应超新星的证据，这种超新星会在望远镜研究的光上留下痕迹。

“我们的后续观察告诉我们，这次爆发很可能不是由一颗大质量恒星坍缩引起的，而是由两个致密天体合并引起的，”莱万说。“通过将其位置精确定位到一个先前发现的古老星系的中心，我们首次获得了恒星走向灭亡的新途径的诱人证据。”

该团队希望发现更多此类恒星事件，并将 GRB 探测与相应的引力波探测进行匹配。匹配这两个事件将揭示更多有关其真实性质的信息，甚至确认其起源。

“研究这样的伽马射线爆发是一个很好的例子，说明这个领域是如何通过许多设施的共同努力而取得进步的，从探测伽马射线暴，到用双子座等望远镜发现余辉和距离，再到通过对电磁波谱的观测对事件进行详细剖析，”莱万说。