天文学家第一次确定了一个双星系统,它注定有一天会成为千新星——这是一次爆炸的结果。碰撞。
具有讽刺意味的是,造成这一最终命运的关键因素是一对失败的超新星。 这种现象被认为非常罕见,以至于整个银河系中估计只有 10 个这样的双星系统。 对这个系统的更仔细研究应该有助于科学家了解这些疯狂事件是如何演变的。
“相当长一段时间以来,天文学家一直在猜测最终可能产生千新星的确切条件,”天文学家安德烈-尼古拉斯·切内说NOIRLab 的。
“这些新结果表明,至少在某些情况下,当其中一颗中子星在没有经典超新星爆炸的情况下产生时,两颗兄弟中子星可以合并。”
中子星碰撞很少见,但它们在向宇宙播撒金、铂和铀等重元素方面发挥着重要作用。 这些元素不能在恒星核心内产生; 比铁重的元素进行恒星核合成所需的能量大于该核合成产生的能量,导致恒星的结局混乱。
相反,这些元素是在高能事件中形成的,例如千新星:世界各地的望远镜观测到了创造历史的中子星碰撞。 但这些事件很少见,因此非常神秘。 我们只见过很少的中子星合并,而且之前从未发现过一个注定会成为这样的系统。
输入一个名为 CPD-29 2176 的双星系统,由一颗中子星和一种称为 a 的大质量蓝色恒星组成成为明星,距离地球约 11,400 光年。 Be恒星的光线特征表明它们周围存在圆盘状物质。
他们也常常出现在具有中子星的双星系统中,当中子星穿过 Be 星周围的圆盘时发射 X 射线。
当在 CPD-29 2176 中的 Be 星所在的天空同一部分观测到明亮的 X 射线闪光时,安柏里德尔航空大学的天文学家诺尔·理查森 (Noel Richardson) 和克拉丽莎·帕沃 (Clarissa Pavao) 进行了仔细观察,最终识别出一部分不属于 CPD-29 2176 的光。由 Be 星发射。 那就是中子星。
他们还能够计算出双星的轨道。 这就是事情变得有趣的地方。 因为该轨道是异常圆形的,而不是通常在此类双星中看到的椭圆形轨道。
这是确凿的证据,研究人员因此得出结论:中子星诞生于一颗“哑弹”超新星——也称为超剥离超新星。
通常,当一颗大质量恒星变成超新星时,它会在一场壮观的爆炸中炸掉其外部物质,而剩余的核心则塌缩成中子星——这是一种超致密物体,质量约为太阳的 2.4 倍,被压缩成一个球体宽 20 公里(12 英里)。
在超剥离超新星中,没有足够的外部物质可以爆炸到太空中。 相反,核心却悄无声息地崩溃了。 CPD-29 2176 似乎就是这种情况。
“这颗恒星是如此耗尽,以至于爆炸甚至没有足够的能量将轨道踢成类似双星中常见的更典型的椭圆形,”理查森说。
那么所有这些材料都去了哪里? 当中子星到达其生命的终点时,它变得浮肿,将其外层置于 Be 星的引力范围内,Be 星直接将其吞噬。 当这颗恒星坍缩成中子星时,它已经被彻底剥离,失去了原本会产生超新星烟花的物质。
最终,Be星也将结束其作为中子星的生命,从而在衰变轨道上产生中子星双星,有一天将产生中子星碰撞,两者合并产生一颗更大的中子星,或者产生一颗中子星。。
“当前的中子星必须在不将其伴星从系统中喷射出来的情况下形成。超剥离超新星是为什么这些伴星处于如此紧密的轨道上的最佳解释,”理查森说。
“为了有一天创造一颗千新星,另一颗恒星也需要爆炸为超剥离超新星,这样两颗中子星最终可能会碰撞并合并。”
然而,那一天还很遥远。 Be星距离其不可避免的转变还剩下至少一百万年的时间。 最终合并的缓慢进展可能还需要数百万美元。 但是,随着 CPD-29 2176 的识别,天文学家有了新的拼图,这可能有助于在银河系数十亿颗恒星中识别其他此类系统。
“这个系统揭示了一些中子星是在超新星的小冲击下形成的,”理查森说。
“当我们了解像 CPD-29 2176 这样的系统数量不断增长时,我们将深入了解一些恒星的死亡可能有多平静,以及这些恒星是否可以在没有传统超新星的情况下死亡。”
该研究发表于自然。