大质量恒星“反复去世”?真相竟是……
天文学家总是十分关注超新星。
作为大质量恒星生命的终点、宇宙中最为猛烈的天文现象之一,超新星爆发的研究不仅可以帮助学者们了解极 高能状态下的物理变化,同时由于一些超新星(比如Ia型超新星)的爆发时的光度基本是固定的,因而也被作为 宇宙空间测距的“量天尺”,或者在天文学上我们称之为 “标准烛光 ”。
由哈勃空间望远镜拍摄的蟹状星云,它是公元1054年发生的超新星爆发事件留下的遗迹 / NASA
然而超新星事件并不频繁,毕竟恒星的寿命基本都是以亿年为单位的。平均来说, 像银河系这样大小的星系里大约每隔50年会发生一次超新星爆发。但自1933年瑞士天文学家弗里茨·兹威基展开第一次超新星探测巡天项目以来,仅仅过去了不足百年,因此这一统计数字可能还存在相当大的误差。
作为时域天文学的重要项目之一,超新星事件监测一直被各国天文学界所关注,其中之一便是总部位于俄亥俄州立大学的 自动化全天巡视-超新星(All-Sky Automated Survey for Supernovae,简称ASAS-SN)。
ASAS-SN LOGO
这是一个由分布在全球各地的24台望远镜共同完成的大型巡天项目,分别部署在美国 德克萨斯州和夏威夷、智利(两个部署位置)、南非,以及中国新疆的天山,每个位点都放置了4台14厘米口径的小型天文望远镜。
ASAS-SN主要观测目标为天空中发生的瞬变天文现象,为时域天文学研究提供数据,超新星爆发便是其中最主要的一种。开展观测数年来,它已经在南北两个半球的天空中发现了相当数量的超新星事件。
ASAS-SN 迄今为止在全天发现的各类超新星及其天球位置
早在2014年,ASAS-SN曾观测到一个“超新星事件”——ASASSN-14ko,在当时它并没有引起科学家太大的注意,毕竟一枚超新星不过是量天尺上的一个小格子罢了,但是几个月后天文学家却发现 这颗“超新星”又爆发了。
超新星显然是不会在短时间内连续爆发的,因此这一信号或许并不是简单的超新星爆发事件,后续的观测显示,ASASSN-14ko每隔114天就会发生一次。经过长达六年的连续观测和研究,来自夏威夷马纳亚大学的安娜·佩恩(Anna Payne)率领的研究团队得出结论: ASASSN-14ko这一事件现象,是由绘架座(Pictor)区域内,距离地球5.7亿光年远的某个星系中心的超大质量黑洞造成的周期性闪光(flare)。
利用来自ASAS-SN,TESS,Swift和其他观测站的测量数据,研究人员模拟了ASASSN-14ko闪光的产生过程/ Carnegie Institution for Science
较为活跃的星系,比如 ASASSN-14ko的宿主星系,具有明亮并且不断变化的核心区域(活动星系核),这一区域产生的能量甚至比星系内所有的恒星总和还要多。 在中央黑洞和周围气体的互相作用下,这一区域可能会产生一些具有周期性光变的现象,就像ASASSN-14ko这样的周期性闪光,这一观测结果或许可以印证以往的理论预测。
究竟是什么原因导致闪光反复出现?研究团队考虑了几种可能的解释,但最有可能的是所谓的 潮汐破坏事件:当恒星与超大质量黑洞过于接近时,将被黑洞引力场内的潮汐力逐渐撕成碎片,因此在恒星围绕黑洞旋转之时(要知道这是个椭圆轨道), 每次经过近黑洞点都会被撕扯下一部分物质,气体物质会形成吸积盘然后产生辐射,进而发生闪光现象。
除此之外, 两个超大质量黑洞相互作用也会激发这样的闪光,科学家在ESO 253-G003星系中心观测到的两个黑洞就存在这样的现象,并且俄亥俄州立大学的天文学家克里斯·科查内克(Chris Kochanek)也提到:“有证据表明,该星系中存在第二个超大质量黑洞。”不过现在的观测显示,这两个黑洞的轨道不够紧密,因此闪光发生的不应当如此频繁。
另一种假说认为这种闪光的发生, 或许是由于恒星围绕黑洞旋转的轨道,和黑洞的吸积盘存在一定的夹角,因此恒星旋转的时候会扰动吸积盘产生闪光。不过这样的闪光应当是不对称的——由于轨道并不是标准的正圆,而ASASSN-14ko的每次闪光都具有相同形状,所以这一假说在这里也站不住脚。
研究团队也 无法确定,这一周期闪光将持续多久,毕竟恒星的质量是有限的,每次闪光发生,黑洞都会剥离掉相当于三倍木星质量的气体,因此它或许很快就会被黑洞吸干。但对它的观测将持续下去,并用于揭示有关黑洞物理学的新的细节。
作者简介 /
猫又,国家天文台星系宇宙学团组博士在读,现在在用世界上最大的锅炒仙女座大星云。
黑洞在爆米花。
科学审核 /苟利军
策划 /黄京一 编辑 /怀尘
中国国家天文
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微信号:chineseastronomy
《中国国家天文》杂志由国家天文台主办。
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- 编辑:刘卓
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