打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
持续发光600天,这颗“超长待机”超新星让科学家陷入沉思……



超新星可能是宇宙中存在的最令人称奇的事件之一,但也正因为宇宙大的没有边际,这类“奇观”的存在反而变成了一种寻常现象。


目前,我们已经观察到了大量的这类事件,并根据它们发出的光的模式将它们进行了分类。天体物理学界也建立了能解释现实中对应现象的恒星爆炸模型,将这类事件与恒星诞生时的质量以及爆炸的过程相联系了起来。虽说我们已经能够做到在几次观测后就作出分类,但有时,我们并不能搞清楚到底发生了什么。


近日,一组研究人员在自然杂志上刊登了他们对一颗超新星的观测结果(iPTF14hls 事件),该事件看似普通超新星事件,但其观测到的旋转速度并未减小,还持续发光超过 600 天


他们认为该事件无法被超新星模型所解释。虽然该事件在某些角度上类似正常的恒星爆炸,但其发光时长比理论预期长六倍以上。此外,它还经历了五个我们目前无法解释的亮度增强阶段。超新星的不同特征被认为是由空间上的位置不同所引起的,但即使是目前最贴近的一个模型(涉及我们尚未观察到的一类爆炸),也不能完全解释所有的观察结果。



事情越来越蹊跷


iPTF14hls 事件在 2014 年末时被首次注意到。当时,一个名为“帕洛玛媒介瞬态工厂(Intermediate Palomar Transient Factory)”的项目使用自动望远镜反复扫描天空,将每幅新图像与相同位置的旧图像进行比较,以便识别出事件发生的情况(针对持续时间较短的事件)。由于超新星事件中爆炸的恒星在望远镜看来会发生明显的变亮,所以这也成了一种搜寻超新星事件的好方法。


2014 年 9 月,望远镜扫过了一片在前 100 天内没有扫描过的区域,发现了一个新的亮点。到了 2015 年 1 月,对该事件的后续观察显示其光度与第一次发现时相似,并受氢气排放的控制,这些特征使其被归类为 IIp 型超新星。IIp 型超新星会稳定地发光(离子氢冷却足以与电子复合,在此过程中发出特定波长的光),发光过程通常会持续 100 天左右(在该类事件中,恒星一般会在爆炸前就会达到一个临界温度,而通过到达临界温度区域的碎片便会燃烧)



然而,该事件的亮度在被观察到的 100 天后并未减弱,而是直到它第 600 天才逐渐减弱这样的现象显然难以被 IIp 型超新星模型所解释


还有一个现象是模型无法解释的,那就是没有观察迹象表明该事件中存在实际流动着的恒星碎片。一般来说,爆炸扩散出去距爆炸中心较远的物质的移动速度要比离爆炸中心较近物质的移动速度慢得多。因此,发光体的速度应会随时间而下降(换句话说,当高速旋转的恒星残骸停止发光时,我们能观测到它周围那些移动较慢的材料)。但在 iPTF14 事件中,几乎没有迹象表明有移动的碎片存在。在其亮度未发生明显变化的 600 天内,富含氢的物质的速度似乎仅放缓了 25%,而富含铁的物质的速度则根本没变


此外,观测显示该事件经历了 5 个亮度增强超过 50% 的阶段。而在通常情况下,这类事件中的亮度变化会由事件产生出的特定同位素经历放射性衰变产生。亮度峰值会在同位素的第一个半衰期左右出现。而爆炸的准确发生时间有着一个 100 天的误差,这意味着模型会预测出着峰值可能出现的几个时间点。但问题是观测结果中没有一点这类迹象,所以我们并不能知道该事件的峰值是在何时出现的。


不是今天炸就是明天炸


留给研究人员唯一的线索源于他们对 iPTF14hls 事件中物质位置的估计。通过分析在广泛光谱范围内发光的碎片,我们能得到这些碎片距离爆炸中心的距离。而分析特定元素所产生的光线,我们会在类似的计算过程中得到之前距离值的倍数。这意味着观察结果涉及到的的碎片群不止一个。事实上,它看起来就像恒星爆炸了两次。


超新星到底是怎么一回事?在描述恒星的一生时,我们通常会说诞生质量处在特定范围内的恒星在爆炸后会留下一颗中子星(一些诞生质量更大的恒星爆炸会留下黑洞)。但这种说法事实上是一种大概情况,质量超过 130 个太阳质量的恒星在爆炸后不会留下任何东西。因为它们内核的反应最终会产生出很多高能光子,这些光子中的一些会自发地转化为物质。而去除这种能量则需要借用一些避免恒星内核自身崩溃的压力。由于变化发生的速度实在太快,以至于这类物体最终会产生巨大的融合爆炸(fusion explosion),直接将自己炸成碎片。


约为 100 个太阳质量的恒星在爆炸后最终会形成黑洞。但在什么也不剩的 130 个太阳质量和产生黑洞的 100 个太阳质量之间到底发生了什么呢?在恒星内核中发生的是同样的物质转化,但质量的不同会造成内核塌陷速度的不同。而这会允许特定的聚变反应发生(如氧 - 氧融合),在一瞬间产生出向外的能量脉冲。这个脉冲会喷射出大量的物质(约为 10 个太阳质量),但恒星的核心会被完好的留下来。该过程可以一种重复,直到恒星喷射出了足够的质量以经历由黑洞演变至超新星的过程。


虽然目前我们还未明确观察到过这类事件(名为脉动对不稳定性超新星,a pulsational pair-instability supernova),但确实有潜在符合这类特征的事件存在(包括十九世纪四十年代的ηCarinae 的大喷射)。


这类爆炸会在最后的超新星事件发生前在太空中出现第二层碎片。如果产生 iPTF14 事件的恒星在其超新星事件发生之前发生过类似的爆发,那上述理论就能解释部分观测结果,但并不是全部。比如,早期的爆发预计将会排除大部分恒星的剩余氢,但是在此次事件中显然没有发生。另外,上述理论也无法解释 iPTF14 的碎片如何在一年半以上的时间内保持恒定喷射速度的。


所以,显然我们还有很多工作要做才能理解 iPTF14hls 事件。如果有其他碎片出现,那么我们最终应该可以观察到与最后超新星事件相互作用的物质。但在未来,iPTF14hls 事件也有可能会抛出别的疑点,让我们的模型相形见绌。


本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
首次发现一颗“超长待机”的超新星
在超新星爆炸中恒星偷偷活下来,50年后再次爆炸,理论再次被颠覆
科学家发现了一颗有史以来最奇怪的超新星!这次真要改写教科书了
宇宙中最奇特的现象,死而复生的恒星?
我们可能已经发现了超新星碎片撞击邻近恒星的过程
不断死而复生的恒星,它是怎么做到的?
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服