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    大质量恒星“反复去世”?真相竟是……

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      天文学家总是十分关注超新星。

      作为大质量恒星生命的终点、宇宙中最为猛烈的天文现象之一,超新星爆发的研究不仅可以帮助学者们了解极高能状态下的物理变化,同时由于一些超新星(比如Ia型超新星)的爆发时的光度基本是固定的,因而也被作为宇宙空间测距的“量天尺”,或者在天文学上我们称之为“标准烛光”

      大质量恒星“反复去世”?真相竟是……

      由哈勃空间望远镜拍摄的蟹状星云,它是公元1054年发生的超新星爆发事件留下的遗迹 / NASA

      然而超新星事件并不频繁,毕竟恒星的寿命基本都是以亿年为单位的。平均来说,像银河系这样大小的星系里大约每隔50年会发生一次超新星爆发。但自1933年瑞士天文学家弗里茨·兹威基展开第一次超新星探测巡天项目以来,仅仅过去了不足百年,因此这一统计数字可能还存在相当大的误差。

      作为时域天文学的重要项目之一,超新星事件监测一直被各国天文学界所关注,其中之一便是总部位于俄亥俄州立大学的自动化全天巡视-超新星(All-Sky Automated Survey for Supernovae,简称ASAS-SN)。

      大质量恒星“反复去世”?真相竟是……

      ASAS-SN LOGO

      这是一个由分布在全球各地的24台望远镜共同完成的大型巡天项目,分别部署在美国德克萨斯州和夏威夷、智利(两个部署位置)、南非,以及中国新疆的天山,每个位点都放置了4台14厘米口径的小型天文望远镜。

      ASAS-SN主要观测目标为天空中发生的瞬变天文现象,为时域天文学研究提供数据,超新星爆发便是其中最主要的一种。开展观测数年来,它已经在南北两个半球的天空中发现了相当数量的超新星事件。

      大质量恒星“反复去世”?真相竟是……

      ASAS-SN 迄今为止在全天发现的各类超新星及其天球位置

      早在2014年,ASAS-SN曾观测到一个“超新星事件”——ASASSN-14ko,在当时它并没有引起科学家太大的注意,毕竟一枚超新星不过是量天尺上的一个小格子罢了,但是几个月后天文学家却发现这颗“超新星”又爆发了

      超新星显然是不会在短时间内连续爆发的,因此这一信号或许并不是简单的超新星爆发事件,后续的观测显示,ASASSN-14ko每隔114天就会发生一次。经过长达六年的连续观测和研究,来自夏威夷马纳亚大学的安娜·佩恩(Anna Payne)率领的研究团队得出结论:ASASSN-14ko这一事件现象,是由绘架座(Pictor)区域内,距离地球5.7亿光年远的某个星系中心的超大质量黑洞造成的周期性闪光(flare)

      利用来自ASAS-SN,TESS,Swift和其他观测站的测量数据,研究人员模拟了ASASSN-14ko闪光的产生过程 Carnegie Institution for Science

      较为活跃的星系,比如ASASSN-14ko的宿主星系,具有明亮并且不断变化的核心区域(活动星系核),这一区域产生的能量甚至比星系内所有的恒星总和还要多。在中央黑洞和周围气体的互相作用下,这一区域可能会产生一些具有周期性光变的现象,就像ASASSN-14ko这样的周期性闪光,这一观测结果或许可以印证以往的理论预测。

      究竟是什么原因导致闪光反复出现?研究团队考虑了几种可能的解释,但最有可能的是所谓的潮汐破坏事件:当恒星与超大质量黑洞过于接近时,将被黑洞引力场内的潮汐力逐渐撕成碎片,因此在恒星围绕黑洞旋转之时(要知道这是个椭圆轨道),每次经过近黑洞点都会被撕扯下一部分物质,气体物质会形成吸积盘然后产生辐射,进而发生闪光现象

      除此之外,两个超大质量黑洞相互作用也会激发这样的闪光,科学家在ESO 253-G003星系中心观测到的两个黑洞就存在这样的现象,并且俄亥俄州立大学的天文学家克里斯·科查内克(Chris Kochanek)也提到:“有证据表明,该星系中存在第二个超大质量黑洞。”不过现在的观测显示,这两个黑洞的轨道不够紧密,因此闪光发生的不应当如此频繁。

      另一种假说认为这种闪光的发生,或许是由于恒星围绕黑洞旋转的轨道,和黑洞的吸积盘存在一定的夹角,因此恒星旋转的时候会扰动吸积盘产生闪光。不过这样的闪光应当是不对称的——由于轨道并不是标准的正圆,而ASASSN-14ko的每次闪光都具有相同形状,所以这一假说在这里也站不住脚。

      研究团队也无法确定,这一周期闪光将持续多久,毕竟恒星的质量是有限的,每次闪光发生,黑洞都会剥离掉相当于三倍木星质量的气体,因此它或许很快就会被黑洞吸干。但对它的观测将持续下去,并用于揭示有关黑洞物理学的新的细节。


      文章转载于中国国家天文,转载已获授权

      作者简介 /

      猫又,国家天文台星系宇宙学团组博士在读,现在在用世界上最大的锅炒仙女座大星云。

      科学审核 / 苟利军

      策划 / 黄京一    编辑 / 怀尘


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