找到全新類型超新星,聯星系統天體死亡後拉同伴下水再炸一次

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 04 日 15:12 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


黑洞吞噬恆星很理所當然,但理論學家預測過,宇宙中可能存在恆星吞掉緻密物體(如黑洞或中子星)的奇異事件。最近科學家就從甚大天線陣巡天調查的數據發現異樣,在距地球約 4.8 億光年處,一個聯星系統內的中子星(或黑洞)逐漸靠近伴星並被併吞,然而前者並未消亡,而是苟延殘喘地蠶食伴星,最終又反過來吞併伴星並引發超新星爆炸。

超新星一般經由以下兩種情況觸發:第一,已是死星的白矮星從伴星身上不斷吸取物質,提高核心溫度至能重新點燃碳融合反應並觸發失控核融合,將伴星完全摧毀引發超新星爆炸;第二,一顆大質量恆星(質量>太陽 10 倍)在生命末期因重力坍縮釋放重力位能,引發超新星爆炸且最終可能變成中子星或黑洞。

這種爆炸產生的驚人亮度能短暫蓋過整個母星系所有恆星發出的光芒,使它們在宇宙中變得可見,且電磁輻射可持續數周~數年才完全衰減。

然而,理論學家認為可能還存在其他類型的超新星爆炸,比如聯星系統中一顆天體經歷超新星爆炸並形成中子星或黑洞,理論上可能漸漸靠向它們的大質量伴星,接著被伴星消化撕裂成甜甜圈吸積盤模樣、以接近光速的速度往兩邊射出噴流,這並不代表它們已成為亡魂,而是逐漸與伴星合併、從內部消耗伴星,最後這顆大質量伴星被反過來吞噬,兩者再次引發超新星產生明亮的電波餘暉。

加州理工學院團隊現在就從甚大天線陣(Very Large Array,VLA)數據中,首度找到全新類型的超新星爆炸。

死亡後蠶食同伴恆星

2017 年時,甚大天線陣在距儀地球約 5 億光年的矮星系中發現一道明亮爆炸,編號為 VT 1210+4956,研究團隊進一步利用凱克望遠鏡調查發現該處中心以每小時 320 萬公里速度往四面八方噴出輻射物質,隨後研究人員又在 MAXI(Monitor of All Sky X-ray Image)檔案數據中,發現一個極其明亮的 X 射線源與這場無線電爆發出現在同一地點。

將這些數據拼湊起來後,研究人員娓娓道來這樣一個故事:很久以前,一對恆星誕生並組成聯星系統,隨著時間推移,其中一顆先死於壯觀的超新星爆炸、成為中子星或黑洞,但隨著引力相互作用 2 個物體又越靠越近,結果死星被伴星吸收落入後者外層盤旋數百年,然而最終,這顆死星反過來吞噬了伴星的恆星,再度引發超新星爆炸。

這段期間,大質量伴星釋出大量氣體與塵埃於周圍形成物質外殼,而死星射出的巨大能量噴流在 2014 年以 X 射線形式被 MAXI 發現,之後爆炸產生的碎片高速撞擊周圍物質外殼,再產生可見光與電波輻射,被甚大天線陣發現。

這種想像中的情景首度曝光在科學家眼前,原本大質量恆星應該在耗盡內部燃料後自爆,然而這場事件卻是系統內先死去的同伴硬要拖它下水,導致大質量恆星提早爆炸。新論文發表在《科學》(Science)期刊。

(首圖來源:加州理工學院