科學(xué)家們首次觀察到恒星和黑洞之間“缺失的環(huán)節(jié)”
在宏偉的第一次中,我們終于有了產(chǎn)生中子星的恒星過(guò)程的直接觀測(cè)證據(jù),并且黑洞.
從附近星系中爆炸的超新星中,天文學(xué)家觀察到具有這種致密物體特征的東西的出現(xiàn)。目前尚不清楚是哪種,中子星或黑洞,但這一發(fā)現(xiàn)最終證實(shí)了大質(zhì)量恒星的核心坍縮產(chǎn)生了宇宙中最密集的物體,在恒星物質(zhì)的壯觀爆炸中。
恒星質(zhì)量的黑洞和中子星被認(rèn)為是類(lèi)似過(guò)程的結(jié)果。
在其壽命的盡頭,一顆恒星耗盡了維持聚變所需的燃料,這是讓它保持燃燒的過(guò)程。有一系列有些復(fù)雜的事件,但最終,這顆恒星會(huì)噴射出它的外部物質(zhì);核心不再受到聚變向外壓力的支撐,在重力作用下坍縮,成為一個(gè)超致密的物體(對(duì)于最多星星,無(wú)論如何)。
該物體的性質(zhì)取決于它的質(zhì)量。小于八個(gè)太陽(yáng)的恒星會(huì)產(chǎn)生一顆白矮星,這是太陽(yáng)本身的最終預(yù)測(cè)命運(yùn)。
如果前體恒星的質(zhì)量大約是太陽(yáng)質(zhì)量的8到30倍,那么核心就會(huì)坍縮成一顆中子星,質(zhì)量約為2.3個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。
質(zhì)量最大的恒星,超過(guò)30個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星,成為恒星質(zhì)量的黑洞。
然而,我們對(duì)這一過(guò)程的理解很大程度上是基于對(duì)后果的觀察。例如,銀河系中的中子星從它們出生的超新星爆炸的殘余物中發(fā)光,例如著名的螃蟹脈沖星(下文),或Vela 脈沖星(一脈沖星是中子星的一種)。
我們還沒(méi)有在銀河系中看到過(guò)超新星幾個(gè)世紀(jì)以來(lái).即使我們有,我們也可能看不到剩下的東西。最近最接近的超新星,我們看到的一顆恒星1987年在大麥哲倫星云中爆炸,中心有太多的塵埃,以至于我們看不到推測(cè)在里面的核心殘余物。更不用說(shuō)觀察數(shù)百萬(wàn)光年外的超新星結(jié)果的挑戰(zhàn)了。
或者我們是這么想的。超新星SN 2022jli于去年首次被發(fā)現(xiàn),在一個(gè)名為NGC 157的螺旋星系中爆炸,距離地球僅7500萬(wàn)光年。由于我們對(duì)這一過(guò)程知之甚少,科學(xué)家們立即被吸引住了,將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向NGC 157,觀察超新星在隨后的幾天、幾周和幾個(gè)月內(nèi)變亮、達(dá)到峰值和消退。
這通常是一個(gè)平滑的過(guò)程,導(dǎo)致褪色的光線曲線幾乎是一條均勻的線。
但是 SN 2022jli 做了一件非常奇怪的事情。在達(dá)到頂峰之后,它并沒(méi)有均勻地褪色,而是亮度會(huì)周期性地變化。在科學(xué)家追蹤它的200天里,每12.4天,這顆超新星就會(huì)變亮,但會(huì)逐漸變暗。
“這是第一次,”貝爾法斯特女王大學(xué)的天體物理學(xué)家托馬斯·摩爾(Thomas Moore)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)寫(xiě)道。去年發(fā)表的一篇論文,“在超新星光曲線中,已經(jīng)檢測(cè)到了在許多周期中重復(fù)的周期性振蕩。
現(xiàn)在,由以色列魏茨曼科學(xué)研究所的天體物理學(xué)家陳平領(lǐng)導(dǎo)的第二個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到了原因。
天文學(xué)家認(rèn)為,大多數(shù)恒星都不是孤獨(dú)的,而是有伴星的。SN 2022jli恒星可能也有一個(gè)雙星伴星——一顆在超新星中幸存下來(lái)的伴星,并與現(xiàn)在爆炸的物體一起留在軌道上。
Chen和他的同事們?cè)诔滦前l(fā)生的地方發(fā)現(xiàn)了伽馬輻射的爆發(fā)和氫的運(yùn)動(dòng)。他們的分析發(fā)現(xiàn),亮度的變化可能是由SN 2022jli殘骸和伴星之間的相互作用引起的。當(dāng)SN 2022jli噴射出其外部物質(zhì)時(shí),它用氫氣膨脹了伴星。
在爆炸之后,這兩個(gè)物體的軌道將致密的核心殘余物帶入同伴的蓬松大氣層,在那里它吞噬了一堆氫氣。當(dāng)這些氫氣落到殘余物上時(shí),它會(huì)升溫,產(chǎn)生輝光。
研究人員不知道該物體是黑洞還是中子星。但他們相信這是其中之一。這意味著SN 2022jli是天文學(xué)家能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)到致密物體出現(xiàn)的第一顆超新星。
這是數(shù)十年觀察、分析和理論的結(jié)晶。從這一點(diǎn)上看,我們對(duì)黑洞和中子星的了解只會(huì)越來(lái)越強(qiáng)。
“我們的研究就像通過(guò)收集所有可能的證據(jù)來(lái)解決一個(gè)難題,”陳 說(shuō).“所有這些排列的碎片都通向真相。”
該研究已發(fā)表在自然界.
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