这是一个伟大的第一次,我们终于获得了产生中子星和恒星过程的直接观测证据。。
天文学家从附近星系爆炸的超新星中观察到具有此类致密天体特征的物体的出现。 不清楚是哪一类,或者但这一发现最终证实,大质量恒星的核心塌缩在恒星物质的壮观爆炸中产生了宇宙中最致密的物体。
恒星质量黑洞和中子星被认为是类似过程的结果。
在其寿命即将结束时,恒星会耗尽维持聚变所需的燃料,而聚变是维持恒星燃烧的过程。 有一系列有些复杂的事件,但最终,恒星将喷射其外部物质; 核心不再受到向外的聚变压力的支撑,在重力作用下塌陷,成为一个超致密的物体(对于大多数明星, 反正)。
该物体的性质取决于其质量。小于八个太阳的恒星会产生一颗白矮星,这就是太阳本身最终的预测命运。
如果前身恒星的质量约为太阳质量的 8 至 30 倍,则核心会塌缩成质量高达 2.3 个太阳质量的中子星。
质量最大的恒星(超过 30 个太阳质量)会变成恒星质量的黑洞。
然而,我们对这一过程的理解很大程度上是基于对后果的观察。 例如,银河系中的中子星从它们诞生的超新星爆炸的残余物中发出光芒,例如著名的中子星蟹脉冲星(如下),或脉冲星蜡烛(A是中子星的一种)。
我们还没有在银河系中看到超新星数百年。 即使我们有,我们也可能看不到剩下的东西。 近代最接近的超新星,我们看到的一颗恒星,中心有太多灰尘,我们看不到推测在里面的核心残余物。 别介意观察数百万光年外超新星结果的挑战。
或者说我们是这么认为的。 超新星 SN 2022jli 去年首次被发现,在距离我们仅 7500 万光年的 NGC 157 螺旋星系中爆炸。 由于我们对这个过程知之甚少,科学家们立即全神贯注,将望远镜转向 NGC 157,观察这颗超新星在接下来的几天、几周和几个月内变亮、达到峰值和消失。
这通常是一个平滑的过程,导致褪色的光曲线几乎是一条均匀的线。
但 SN 2022jli 做了一些非常奇怪的事情。 在达到峰值后,它的褪色并不是均匀的,而是亮度发生周期性变化。 在科学家追踪的 200 天里,每 12.4 天,这颗超新星就会变亮,然后逐渐变暗。
贝尔法斯特女王大学天体物理学家托马斯·摩尔领导的团队在 2019 年写道:“这是第一次。”去年发表的一篇论文,“在超新星光变曲线中检测到了多次循环的重复周期性振荡。”
现在,由以色列魏茨曼科学研究所天体物理学家陈平领导的第二个团队已经找到了原因。
天文学家认为,大多数恒星并不是孤独的恒星,而是有伴星。 SN 2022jli 恒星可能也有一个双星伴星——它在超新星爆发后幸存下来,并与现在爆炸的物体一起留在轨道上。
陈和他的同事在超新星发生的地方发现了伽马辐射爆发和氢的运动。 他们的分析发现,亮度的变化可能是由 SN 2022jli 遗迹和伴星之间的相互作用引起的。 当 SN 2022jli 喷射其外部物质时,它用氢使伴星膨胀。
爆炸后,两个天体的轨道将致密的核心残余物带入伴星的蓬松大气层,并在那里吸收了一堆氢气。 当氢气落到残余物上时,它会升温,产生辉光。
研究人员不知道该物体是黑洞还是中子星。 但他们确信这是其中之一。 这意味着 SN 2022jli 是第一颗超新星,天文学家能够实时观测到致密天体的出现。
这是数十年观察、分析和理论的结晶。 从这一点来看,我们对黑洞和中子星的认识只会越来越强。
“我们的研究就像通过收集所有可能的证据来解决难题,”陈说。 “所有这些碎片排列起来都通向真相。”
该研究发表于自然。