那場重複百萬次的年度焰火秀_風聞
观察者网用户_244575-2019-02-26 09:48
原創:牧夫天文
位於仙女座大星系的這顆新星,已產生了觀測史上最大殘骸(直徑400光年),然而它還在年復一年的持續爆發。
上圖中GK Persei是一種典型的新星殘骸。與從內部將恆星炸開的超新星爆發不同,新星爆發發生在白矮星的表面。在此之前,已觀測到的最大新星殘骸記錄大約是3.5光年寬,但研究人員最近發現的M31N 2008-12a,是一個跨越400光年的新星殘骸。
X射線成像: NASA/CXC/RIKEN/D.Takei et al;
可見光: NASA/STScI;
射電成像(淡藍色光暈): NRAO/VLA
天文學家最近在仙女座大星系發現的這顆新星與眾不同,已經持續爆發數百萬年,且創造了觀測史上最大的殘骸。
《自然》雜誌上個月發表的這項新研究,不僅是首次在另一個星系中發現這種超級殘骸,它還為探測可能大量存在的反覆爆發恆星——再發新星——鋪平了道路,而且這些發現還可能進一步完善宇宙演化史。
雙星共舞
造成這片直徑400光年廣闊遺蹟的,恰恰是最小的恆星之一:白矮星。這類恆星死亡後,其外層被吹走,只剩下緻密的核心。
但是對於M31N 2008-12a來説,始作俑者不是普通的白矮星,它還有一個華麗的舞伴(另一顆恆星)。
當白矮星與其舞伴互相環繞運行時(雙星系統),會奪取該恆星上未消耗的氫。待這些氫燃料到達白矮星表面時,在其強烈引力作用下,急劇壓縮變熱。最終,引發核聚變形成氦並釋放大量能量,引起劇烈爆炸(參見太陽為什麼沒有瞬間爆掉),這種現象我們稱之為新星。
這種短暫的爆發會以約3%的光速向外噴射物質,導致白矮星亮度提高百萬倍。對於M31N 2008-12a,隨着時間的推移,反覆的爆發在白矮星周圍形成了巨大且不斷擴大的氣體和塵埃繭。
研究數據表明,這個殘骸甚至大過幾乎所有已知的超新星爆發殘餘,而這都歸功於持續百萬年的高頻率復發。
M31N 2008-12a 新星殘骸,尺寸約450x300光年。
M. J. Darnley et al. (Nature volume 565, pages 460–463 (2019))
一切還將繼續
尺寸巨大,並不是M31N 2008-12a唯一桂冠,每年至少一次的超高爆發頻率也使得它獨佔鰲頭。“當我們發現M31N 2008-12a每年都爆發時,大家都非常驚訝,”Allen Shafter(聖地亞哥州立大學的共同作者)在新聞發佈會上説。其他已知再發新星,最高頻率也不過十年一次。
雖然這場年度煙花秀已經持續數百萬年,但專家預測它終有停止之日。一旦白矮星超過錢德拉塞卡極限(白矮星的最高質量,約為太陽質量的1.44倍), 它將無可挽回地炸裂成超新星,或坍縮成中子星。
根據現有理論,接近錢德拉塞卡極限的白矮星會經常發生新星爆發,生成巨大的殘骸。這也説明M31N 2008-12a正在為超新星爆發積聚能量。當然,你我是等不到這場終極煙花秀,只能“家祭無忘告乃翁”了。
未來4萬年內,答案就會揭曉。無論觀測到是Ia型超新星還是中子星,科學家們都會清楚這顆白矮星的構成。
如果再能觀測到更多的巨型新星殘骸,或許將有助於科學家們進一步研究Ia型超新星。超新星作為宇宙觀測的標準燭光,具有精確可預測的亮度,但其形成過程一直沒有完全揭秘。進一步瞭解超新星,或許將有助於揭秘宇宙的發展演變歷史。
對於M31N 2008-12a,科學家們急需解決的問題是,超新星爆發前如此巨大的殘骸到底是獨樹一幟,還是會層見迭出呢。如果是後者,尋找超新星就有了更多的線索,科學家們得以設計更好的探測器去尋找更多這種類型的超新星。
『天文時刻』 牧夫出品
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