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惊人双星将发生超新星爆炸释放伽玛暴

在距地球8000光年的天蝎座下方,盘踞着一条宇宙版大蛇,尾巴中隐藏着一个不为人知的秘密。在由发光尘埃构成的弯曲蛇尾中,天文学家发现了一个超乎寻常的双星系统,不同于银河系的其它任何双星系统。研究人员指出这个系统将发生超新星爆炸并释放伽玛射线暴。

科学家在天蝎座下方发现一个超乎寻常的双星系统

科学家发现一个令人感到惊异的双星系统,座落于天蝎座下方,距地球8000光年。它由两颗罕见而古老的恒星构成,处于不稳定状态,不久后将发生超新星爆炸。超新星爆炸是宇宙内最猛烈的事件之一。研究人员表示发生超新星爆炸时,这个双星系统很可能出现更为惊人的现象——伽玛射线暴。研究论文刊登在《自然》杂志上。


伽玛射线暴是迄今为止在宇宙中发现的能量最大的事件之一。一次猛烈的伽玛射线暴在短短10秒钟释放的能量相当于太阳100亿年的能量释放总和。科学家从未在银河系发现伽玛射线暴。这个双星系统将创造历史。

双星系统艺术概念图

这个双星系统被命名为“阿佩普”,以古埃及蛇神的名字命名。荷兰射电天文研究所天文学家约瑟夫·卡林哈姆表示:“这是我们第一次在银河系发现这样的系统。我们从未想到会在我们的后院发现这样的系统。”


阿佩普是一个异常怪异的系统,很难用语言形容。构成该系统的两颗恒星被称之为“沃尔夫拉叶星”。这种恒星非常炙热、明亮和古老,通常情况下质量至少达到太阳的25倍。现在,这对恒星正以令人的速度损失质量,不久后将迎来一个充满暴力色彩的结局。

甚大望远镜捕获的“阿佩普”影像

对于超大质量恒星来说,这个生命时期并不会持续很长时间。沃尔夫拉叶星非常罕见,银河系内已知的沃尔夫拉叶星只有区区几百颗。相比之下,银河系的恒星总量至少在1000亿颗左右。不过,某些沃尔夫拉叶星可能被气体和尘埃遮住,因此尚未被望远镜观测到。


这也就是为什么一个由两颗沃尔夫拉叶星构成的双星是一个令人难以置信的发现。不过,这种双星系统在宇宙中可能比较常见,毕竟85%的恒星可能处在双星系统。悉尼大学天体物理学家彼得·图希尔表示:“包括沃尔夫拉叶星在内,绝大多数大质量恒星可能都出生在多星系统。当你真正走进恒星王国,你会发现双星、三星,甚至四星系统都非常普遍。沃尔夫拉叶星非常明亮,因此很难确定它们是否有伴侣。”

哈勃望远镜获取的图像,M1-67星云环绕沃尔夫拉叶星WR 124

两颗距离很近的沃尔夫拉叶星的光线如何在很长时间内一直成功躲避科学家的探测?卡林哈姆表示阿佩普系统座落于一个非常微妙的天域,对这片天域进行观测难免出现疏忽。通过比较X射线和射电望远镜的档案数据,卡林哈姆的研究小组发现了这个双星系统。他说:“说老实话,在我们之前就有可能发现这个系统,尤其是利用红外设备专门搜寻类似系统的天文学家。”


阿佩普系统所在的天域存在大量明亮的恒星,上世纪80年代以来的红外观测将它放入一个“太过坚固的篮子”,因此很难被科学家发现。当把初步发现告诉图希尔时,图希尔对阿佩普系统的极端红外特性表现出浓厚的兴趣。作为一名成像专家,他建议借助欧洲南方天文台的甚大望远镜进行一次高分辨率红外观测,进一步观察阿佩普系统周围的尘云。

甚大望远镜

图希尔表示在甚大望远镜的帮助下,我们意识到我们发现了非比寻常的东西。阿佩普系统周围的气体和尘埃云是一个非常罕见的星云,被称之为“风车星云”。这种星云通常存在于多星系统,其中至少有一颗是沃尔夫拉叶星。这个星云诞生自双星吹出的超强恒星风。两股恒星风相互碰撞,一个羽状尘带向外螺旋,看上去好似一个草坪撒水器。


在对这个星云进行研究时,科学家得出更令人惊奇的发现。星云内的气体以惊人速度移动,每秒可达到3400公里左右。尘埃的速度只有每秒570公里左右。当一颗恒星以超乎寻常的速度旋转,几乎会将自己撕裂,极地地区产生的风速度很快,赤道地区则较慢。

 风车星云艺术概念图

阿佩普的一颗沃尔夫拉叶星正在高度旋转,这意味着当它耗尽燃料,将发生一次猛烈的爆炸;极地地区将先于赤道崩塌。研究人员表示这会产生不可思议的伽玛射线暴。图希尔表示:“这是一个出乎意料的发现。在此之前,没有人得出过这样的研究。银河系是否存在这种状态的沃尔夫拉叶星,天文学家一直存在分歧。”

伽玛射线暴艺术概念图,据信在大质量恒星塌陷时出现

阿佩普系统的一颗沃尔夫拉叶星虽然将在不久后发生爆炸。但需要提醒的是,天文学意义上的“不久”并非通常意义上的“不久”,而是意味着数十万年。对于天文学家,阿佩普系统代表着一个千载难逢的机会。图希尔说:“这颗恒星是一个能量巨大且异乎明亮的天体,几乎可以‘自成一派’。我们无疑是幸运的,我们可以借助它揭示一系列无法利用其它天体破译的物理学谜团。它是一个美丽的天体,同时还能给我们带来大量真相。”

作者 | 科雷·海纳斯

来源 | 点击阅读原文

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