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一种新的太空爆炸揭示了黑洞的诞生

放大字体  缩小字体 2024-12-04 04:39  浏览次数:20

explosion

2018年,天文学家们震惊地发现,在2亿光年之外的一个星系中发生了一次奇怪的爆炸。它不像以前看到的任何一颗普通的超新星——它的时间更短,亮度也更亮。该活动被官方命名为at2018牛,但很快就有了一个更愉快的绰号:牛。

这个短暂的事件被称为“瞬变违抗解释”。一些人认为这可能是一颗恒星被附近的黑洞撕裂,但另一些人认为是“失败的超新星”,即黑洞实际上是从内到外吞噬一颗恒星。为了找到确切的答案,他们需要找到更多类似于cow的活动。

两年多后,他们得到了一个。

从2020年10月12日开始,天文望远镜观察到,30亿光年之外的一个星系中的某个东西变得异常明亮,然后从视野中消失。天文学家上周在在线预印本网站arXiv.org上发表的一篇论文中报告说,它的行为几乎与牛一样,这使他们得出结论,这一定是同一类型的事件。为了保持传统,它被赋予了自己的动物名字:骆驼。

“这真是令人兴奋,”西北大学的天体物理学家迪安妮·科佩扬斯(Deanne Coppejans)说。“像at2018牛这样的新瞬时现象的发现表明,这并不完全是一件怪事。这是我们正在研究的一种新型暂态。”

这头牛完全是个惊喜,天文学家们在它出现的时候并不确定他们看到的是什么。相比之下,“骆驼”就像一个窃贼把新的警报系统绊倒了一样。领导这项新研究的利物浦约翰摩尔斯大学天体物理学家丹尼尔·佩利说:“我们能够在它爆炸的几天内意识到它是什么。”“我们得到了大量的后续数据。”

四天后,该团队利用加那利群岛和夏威夷的望远镜获得了有关其特性的重要数据。后来,他们通过一项名为“天文学家电报”的服务向其他天文学家发出了警报。

该事件被赋予了两个名称。一个是AT2020xnd,来自全球所有瞬变现象的目录,另一个是ZTF20acigmel,来自兹威基瞬变设施,它就是在那里被发现的。该团队将后者变成了“骆驼”的昵称。“Xnd不太像,”Perley说。

骆驼和它的前辈一样,在很短的时间里变得非常聪明,两三天就达到了顶峰。它比任何正常类型的超新星都要亮100倍。然后,它迅速暗淡下来,只持续了几天,而不是几周。“它消退得很快,而且在消退的时候仍然很热,”Perley说。

在这一发现之前,天文学家已经筛选了历史数据,以找到另外两个类似于牛的事件,“考拉”和CSS161010,但骆驼事件是第一个被实时观测到的,因此自牛事件以来,它是第一个被详细研究的。

这四个事件具有相似的性质。它们很快变亮,然后很快消失。它们也很热,这使得它们看起来是蓝色的。但这些“快速蓝色光学瞬变”并不完全相同。

“爆炸本身和僵尸死后的行为非常相似,”加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的天体物理学家安娜·何(Anna Ho)说。她发现了这只考拉,也是骆驼发现小组的成员之一。这些事件似乎都是一颗恒星与附近的气体和尘埃碰撞后发生的某种爆炸。“但在碰撞阶段,你看到爆炸与周围物质碰撞,这显示出周围物质的数量和爆炸冲击波穿过这些物质的速度有一些变化。”

目前的主流观点是失败的超新星假说。这一过程开始于一颗质量约为太阳20倍的大质量恒星到达其生命末期并耗尽其燃料时。它的核心随后坍缩,开始形成通常情况下的普通超新星,在那里,下沉的物质反弹回来,留下一个密度大的物体,称为中子星。

但在像骆驼和奶牛这样的案例中,“在内核崩溃的过程中会发生一些不寻常的事情,”Perley说。“我们认为,它没有坍缩成中子星,而是直接坍缩成一个黑洞,大部分恒星都落入了黑洞。”

当黑洞吞噬恒星的外层时,它开始快速旋转,产生强大的喷流,从两极喷出。我们看到的是光的爆炸,这是由喷流穿过外层引起的。

也有人提出了其他想法,比如中等质量的黑洞会从轨道上的恒星上撕裂物质,但这个想法没有被广泛接受。“这是一个奇异的想法,”哥伦比亚大学(Columbia University)的理论天体物理学家布莱恩·梅茨格(Brian Metzger)说。“我不太倾向于相信更奇异的东西。”

令人兴奋的是,天文学家能够迅速收集到更多的数据,包括无线电和x射线数据。贝尔法斯特女王大学(Queen 's University Belfast)的天文学家斯蒂芬·斯马特(Stephen Smartt)表示,这可能对找出这些事件的原因非常有用,他是2018年第一个发现牛的人。

他说:“我们(从骆驼身上)获得的数据几乎与2018年的物体相似。”“这给了我们一些信心,我们可以找出(更多的)这些物体,并弄清楚它们可能是什么。”

Ho说,由于观测技术的改进,这些事件更容易被发现,现在这应该是可能的。她说:“起初,我们只是在寻找那些迅速升温的事件。”“从那以后,我们了解到,像牛一样的物体不仅亮得很快,而且褪色得也很快。”

现在的希望是,更多这样的物体会涌现出来,这样就可以对它们进行更详细的研究。“这是一个例子,当我们观察天空时,我们如何发现完全意想不到的东西,”何说。

广达电脑杂志,

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