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超亮恒星爆炸很可能是一颗垂死的恒星产生了黑洞或中子星

天文学与空间 2022-10-03 00:01:09

作者:麻省理工学院朱明华 信用:CC0公共领域 2018年6月,世界各地的望远镜从2亿光年外的一个星系的旋臂上捕捉到了明亮的蓝色闪光

这个强大的爆发起初看起来是一颗超新星,尽管它比科学家们所见过的任何恒星爆炸都要快得多,也明亮得多

该信号在程序上被标记为2018牛,此后被简称为“牛”,天文学家将其归类为快速蓝色光学瞬变,或FBOT——一个起源不明的明亮、短暂的事件

现在,一个由麻省理工学院领导的团队已经找到了信号来源的有力证据

除了明亮的闪光,科学家们还探测到一个类似频闪的高能x光脉冲

他们追踪了上亿个这样的x光脉冲到奶牛身上,发现脉冲像钟表一样准时出现,每4

4毫秒,跨越60天

根据脉冲的频率,研究小组计算出X射线一定来自一个不超过1000公里宽、质量小于800个太阳的物体

按照天体物理学的标准,这样一个物体将被认为是紧凑的,很像一个小黑洞或中子星

他们的发现今天发表在《自然天文学》杂志上,有力地表明,在2018年,牛很可能是一颗垂死恒星的产物,该恒星在坍缩时产生了一个黑洞或中子星形式的致密物体

这个新生的物体继续吞噬周围的物质,从内部吞噬恒星——这个过程释放出巨大的能量爆发

“我们很可能在超新星中发现了一个致密天体的诞生,”该论文的主要作者、麻省理工学院卡弗利天体物理和空间研究所的研究科学家泽拉杰·帕瑟姆说

“这发生在正常的超新星中,但我们以前没有见过,因为这是一个如此混乱的过程

我们认为这个新的证据为发现小黑洞或小中子星打开了可能性

" 《牛的核心》 2018年,奶牛是2018年发现的众多“天文瞬变”之一

它名字中的“牛”是天文命名过程的随机巧合(例如,“aaa”指的是2018年发现的第一个天文瞬变)

该信号是几十个已知光纤光栅中的一个,也是少数几个被实时观察到的信号之一

它强大的闪光——比典型的超新星亮100倍——被夏威夷的一项调查发现,并立即向世界各地的天文台发出警报

“这是令人兴奋的,因为大量的数据开始堆积,”帕夏姆说

“能量的数量比典型的核心坍缩超新星多几个数量级

问题是,什么能产生这种额外的能源?" 天文学家提出了各种方案来解释超亮信号

例如,它可能是超新星中诞生的黑洞的产物

或者它可能是由一个中等重量的黑洞从一颗经过的恒星上剥离物质造成的

然而,光学望远镜收集的数据还没有以任何确定的方式解决信号的来源

帕夏姆想知道在x光数据中是否能找到答案

“这个信号很近,在x光下也很亮,这引起了我的注意,”帕夏姆说

“对我来说,首先想到的是,一些真正有活力的现象正在产生x光

所以,我想测试在牛的核心有一个黑洞或致密物体的想法

" 找到脉搏 该小组查看了美国宇航局中子星内部成分探索者收集的x光数据,这是国际空间站上的一台x光监测望远镜

在通过光学望远镜首次探测到奶牛大约五天后,NICER开始观察奶牛,并在接下来的60天里监测信号

这些数据被记录在一个公开的档案中,帕夏姆和他的同事下载并分析了这个档案

研究小组查看了这些数据,以确定在2018牛附近发出的x光信号,并确认这些辐射不是来自其他来源,如仪器噪音或宇宙背景现象

他们将注意力集中在x光上,发现这头牛似乎在以225赫兹的频率发出脉冲,或者说每4赫兹发出一次脉冲

4毫秒

Pasham抓住了这个脉冲,认识到它的频率可以用来直接计算脉冲的大小

在这种情况下,脉冲物体的大小不能大于光速在4

4毫秒

通过这个推理,他计算出物体的大小必须不大于1

3×108厘米,大约1000公里宽

“唯一能这么小的东西是一个紧凑的物体——要么是中子星,要么是黑洞,”帕夏姆说

研究小组进一步计算出,根据AT2018cow发射的能量,它的质量一定不超过800个太阳

“这排除了信号来自中间黑洞的想法,”帕森斯说

除了确定这种特殊信号的来源,帕夏姆说,这项研究表明,对FBOTs和其他超亮现象的x光分析可能是研究婴儿黑洞的新工具

“每当有一个新现象出现,人们都会兴奋地认为它能告诉我们一些关于宇宙的新情况,”帕夏姆说

“对于FBOTs,我们已经表明我们可以详细研究它们的脉动,这在光学上是不可能的

所以,这是一种理解这些新生致密物体的新方法

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