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黑洞过早引发伴星爆炸:天文学家首次观测到一种全新的超新星

  2017年,天文学家在甚大天线阵(VLA)天空调查所拍摄的数据中发现了一个特别光亮和不寻常的无线电波源,这个项目以无线电波长扫描夜空。现在,在加州理工学院研究生Dillon Dong的带领下, 一个天文学家小组已经确定,这个明亮的无线电耀斑是由一个黑洞或中子星在一个从未见过的过程中撞向其伴星造成的。

       “大质量恒星在耗尽核燃料时通常会爆发为超新星,”加州理工学院天文学教授Gregg Hallinan说。“但是在这种情况下,一个入侵的黑洞或中子星过早地引发了它的伴星爆炸。”这是第一次证实合并引发的超新星。

       有关这一发现的论文于9月3日发表在《科学》杂志上。

      Hallinan和他的团队寻找所谓的无线电瞬变体--短暂的无线电波源,它们会像黑暗的房间里点燃的火柴一样发出耀眼的光芒并迅速烧毁。无线电瞬变体是识别不寻常的天文事件的一个很好的方法,例如大质量恒星爆炸并喷出高能喷射物或中子星的合并。

      当Dillon筛选VLA的庞大数据集时,他从VLA调查中挑出了一个极其明亮的无线电波源,称为VT 1210+4956。这个来源是有史以来与超新星相关的最亮的无线电瞬变体。

       Dillon确定,这个明亮的无线电能量原本是一颗被厚厚的、密集的气体外壳所包围的恒星。这个气体外壳在今天的几百年前被从恒星上抛下。VT 1210+4956,这个无线电瞬变,发生在这颗恒星最终在超新星中爆炸时,从爆炸中喷出的物质与气体外壳相互作用。然而,气体外壳本身,以及它被从恒星上抛下的时间尺度,都是不寻常的,因此,Dillon怀疑这次爆炸的故事可能有更多的内容。

       两个不寻常的事件

       在Dillon的发现之后,加州理工学院的研究生Anna Ho建议将这个无线电瞬态事件与X射线光谱中的一个不同的短暂明亮事件目录进行比较。这些X射线事件中的一些是如此短暂,以至于它们只在地球时间的几秒钟内出现在天空中。通过检查这个其他的目录,Dillon发现了一个X射线源,它来自天空中与VT 1210+4956相同的位置。通过仔细的分析,Dillon确定X射线和无线电波可能来自同一个事件。

        Dillon说:“X射线瞬变是一个不寻常的事件--它标志着在爆炸时有一个相对论的喷流被发射出来。而明亮的无线电光芒表明,来自那次爆炸的物质后来撞上了几个世纪前从该恒星中喷射出来的巨大的密集气体环。这两个事件从来没有相互关联过,而且就其本身而言,它们是非常罕见的。”

       一个谜团被解开

       那么,发生了什么?经过仔细的建模,研究小组确定了最有可能的解释--一个涉及一些已知会产生引力波的相同宇宙参与者的事件。

       他们推测,以前爆炸过的恒星的剩余紧凑残余物--也就是黑洞或中子星--一直紧密地围绕着一颗恒星运行。随着时间的推移,黑洞开始吞噬其同伴恒星的大气,并将其喷射到太空中,形成了气体环。这个过程将这两个天体拖得越来越近,直到黑洞坠入恒星,导致恒星坍塌并作为超新星爆炸。

       X射线是由恒星塌缩时从其核心发射的喷流产生的。相比之下,无线电波则是在多年后,当爆炸的恒星到达被吸入的紧凑物体喷射出来的气体环时产生的。

       天文学家们知道,一颗大质量恒星和一个伴星可以形成所谓的稳定轨道,在这个轨道上,两个天体在极长的时间内逐渐螺旋式地靠近,越来越近。这个过程形成了一个双星系统,该系统稳定了数百万到数十亿年,但最终会发生碰撞,发出LIGO在2015年和2017年发现的那种引力波。

       然而,在VT 1210+4956的案例中,这两个天体反而立即发生了灾难性的碰撞,产生了所观察到的X射线和无线电波的爆炸。虽然像这样的碰撞在理论上已经被预测到了,但VT 1210+4956提供了第一个具体的证据,证明它的发生。

       偶然的勘测

       VLA巡天调查产生了大量关于夜空中的无线电信号的数据,但是通过筛选这些数据来发现像VT 1210+4956这样明亮而有趣的事件,就像大海捞针一样。Dillon表示,找到这根特殊的“针”,从某种程度上说,是偶然的。

        "我们对在VLA调查中可能发现的东西有想法,但是我们对发现我们没有想到的东西的可能性持开放态度,"Dillon解释说。"我们为发现有趣的东西创造了条件,通过对大型数据集进行松散的约束和开放的搜索,然后考虑到我们可以收集到的关于我们发现的物体的所有背景线索。在这个过程中,你发现自己被不同的解释拉向不同的方向,而你只是让大自然告诉你那里有什么。"

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  【来源:cnBeta.COM】

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