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2022-01-15 15:20

天文学家观测到的巨星爆炸的最后时刻

supernova

观察一颗垂死的恒星是极其困难的。这是一个正确的地点,正确的时间,交叉你的手指,继续扫描夜空——这是一件很困难的事情。这是一个难以想象的困难水平,直到最近,我们才能够完全破解。我们会近距离观察爆炸的超新星,这些超新星出色地将人们的注意力吸引到恒星的最后告别上。但最后的喘息,导致如此壮观的死亡的垂死挣扎,仍然难以捉摸。

没有更多的。由西北大学和加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的研究人员领导的一个天文学家小组首次观测到了一颗红巨星的最后几天。由于时间把握得很好,他们偶然发现了这颗恒星——这颗恒星可能已经燃烧了数千万年——仅仅130天之后,它就猛烈地爆炸成为了一颗超新星。

“这就像看着一颗滴答响的定时炸弹,”CIERA的兼职副教授、该历史事件研究的资深作者Raffaella Margutti在一份声明中说。该研究发表在《天体物理学杂志》上。“直到现在,我们还从未在一颗垂死的红色超巨星中确认过如此剧烈的活动,我们看到它产生如此明亮的发射,然后坍塌和燃烧。”

天时地利

这颗垂死的巨星,官方名称为“SN 2020tlf”,之前位于NGC 5731星系,距离地球约1.2亿光年,于2020年夏天被夏威夷大学的泛星望远镜发现。它的质量大约是太阳的10倍,当其核心的氢燃料耗尽时,它进入了红巨星阶段。然后核心转变为氦聚变,恒星的半径急剧扩大,温度直线下降。它在这种状态下存在了几十万年。随着时间的推移,随着氦的燃烧,恒星开始燃烧碳,较重的元素发生聚变,铁核开始形成。

2020年秋天,在首次发现它130天后,这颗红色超巨星的内核坍塌,引发了所谓的II型超新星。根据夏威夷莫纳克亚山的凯克天文台的低分辨率成像光谱仪捕捉到的数据,在最短暂的瞬间,这颗超新星发出的光比它所在星系中所有恒星的总和还要亮。

那么,我们究竟从这件事中学到了什么呢?首先,长期以来的理论认为,红巨星在爆炸结束前的几个月或几年里是安静的。相反,研究小组观察到它们的超巨星在最后一年发出明亮的发光辐射。

他们写道:“这表明,至少其中一些恒星的内部结构必须经历重大的变化,然后导致在坍塌前的瞬间发生剧烈的气体喷射。”

这是有史以来第一次,研究人员也能够捕捉到由强大的超新星产生的全光谱光。人们希望,对SN 2020tlf最后时刻的观测可能会为发现宇宙中其他即将到来的超新星提供一种路标。

该研究的主要作者、天体物理学家Wynn Jacobson-Galán说:“我对这一发现所解开的所有新的‘未知’感到非常兴奋。”“探测更多像SN 2020tlf这样的事件将极大地影响我们如何定义恒星演化的最后几个月,将观察者和理论家联合起来,寻求解决大质量恒星如何度过它们生命的最后时刻的谜题。”

我们的太阳最终会爆炸吗?

虽然像SN 2020tlf的最后时刻这样的发现令人兴奋,但研究人员相信,它的爆炸命运不会和我们的太阳一样。首先,它太小了。你至少需要SN 2020tlf的质量(10倍大)才能产生超新星,估计要比SN 2020tlf的质量大10倍才能产生黑洞。

虽然太阳最终会遵循类似的路径,燃烧它的氢和氦并膨胀成一颗红巨星,但它会发出嘶嘶声而不是砰的一声消失。在吞没了水星、金星甚至地球之后,太阳将会坍缩成一颗白矮星,这是它之前的残骸,大小与我们的行星大致相当。

好消息吗?因为我们的太阳很小,它的寿命实际上比像SN 2020tlf这样的恒星长得多。巨型恒星消耗燃料的速度要快得多,最大的恒星只持续了几百万年。我们的太阳被归类为黄矮星,它已经明亮地燃烧了45亿年,至少在未来50亿年里不会耗尽燃料。

所以放心吧——我们还有很多时间去解开宇宙中更多的秘密。