太空中的异象，让科学家发现超新星变成黑洞或中子星的确切时刻

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2018年6月17日，ATLAS(小行星地面撞击最后警报系统)调查的双望远镜发现了天空中异常明亮的东西。它的源头在两亿光年之外的大力神星座。该对象的名称为AT2018cow或“The Cow”。AT2018cow很快就爆发了，然后很快就消失了。那是什么东西？

一种超新星？

起初，最明显的答案是超新星。当一个短暂的亮点在天空中闪耀时，这是天文学家首先想到的事情，也是他们首先要确认或排除的第一件事。

超新星有不同的类型。最广为人知的事情发生在大质量恒星生命的末期。在这种情况下，恒星再也不能维持其核心的聚变。最终，引力压倒了恒星并使其坍塌。这导致了一次巨大的爆炸，在几个月的时间里产生了巨大的能量。

超新星是如此明亮，以至于它们比它们的宿主星系更耀眼。在左下角的SN1994D，比它的宿主星系NGC4526还亮。

另一种是由双星系统中的白矮星和另一颗恒星造成的。白矮星可以从它的同伴那里聚集物质，直到达到临界质量，然后发生失控的聚变。这类超新星的亮度可能是太阳的50亿倍。

超新星并不是罕见的，这取决于你对它的看法。在银河系中，每百年大约有三次。但有了地球上所有强大的望远镜，我们就能在我们自己的星系外很好地看到它们，因为它们太亮了。ATLAS望远镜系统发现了AT2018cow，自2015年开始运行以来，已经观测到2795颗超新星。

但是所有的超新星都会发光几个月。AT2018cow没坚持多久。它仅仅明亮地燃烧了大约16天。它的短暂存在排除了超新星的存在。

西北大学的拉斐拉·马古蒂说：“我们立刻就知道，这个光源在短短几天内就从不活跃变成了最高亮度。这足以让每个人都兴奋起来，因为它是如此不寻常，而且，以天文学的标准来看，它离我们很近。”

黑洞还是中子星？

就像超新星一样，AT2018cow也非常明亮。但它的亮度是超新星的10到100倍。对于天文学家来说，观察一颗活跃的超新星是令人兴奋的，但AT2018cow是另一回事，没有人能确定是什么。兴奋和好奇蔓延开来。

马古蒂说：“我们认为这一定是一颗超新星，但我们观察到的结果挑战了我们目前对恒星死亡的看法。”

由西北大学的拉斐拉·马古蒂领导的一组天文学家开始工作。天文学家在可见光下研究恒星死亡，但该研究小组将不同望远镜的几种观测结果结合在一起，以帮助他们了解自己看到的是什么。他们分析了AT2018cow的化学成分，其中包括氢和氦。这就排除了合并紧凑对象的可能性。

中子星的概念图

他们收集了硬X射线、X射线、伽马波和无线电波的图像。他们用望远镜的名人录来研究奶牛，包括凯克天文台、MMT天文台、SoAR望远镜、核分光望远镜阵列(NuSTAR)望远镜、国际伽玛射线天体物理天文台(INTEGRAL) 和XMM牛顿望远镜来研究AT2018cow。由于他们并不仅仅依靠可见光，所以他们能够在AT2018cow燃烧停止后很久才能对其进行研究。他们开始猜测他们看到的是什么。

该小组使用高能X射线数据表明，AT2018cow具有类似于黑洞或中子星消耗物质的紧凑体的特征。但是根据科学家在其他波长上看到的情况，我们认为这是一种特殊的情况，我们可能第一次观察到了一个实时的紧凑体的创建。

研究小组认为，他们已经亲眼目睹了超新星崩塌形成致密天体的确切时刻。要么是黑洞，要么是中子星。

马古蒂说：“我们认为‘AT2018cow’是一个吸积黑洞或中子星的形成。我们从理论上知道，黑洞和中子星是在恒星死亡时形成的，但我们从未在它们出现后立即看到过它们，从来没有。“

恒星总是塌陷成黑洞和中子星。这一事件本身并不罕见。但看到这种情况发生是很少见的。马古蒂和团队的其他成员能够如此仔细地研究它，因为在某种程度上，它是“赤裸”的。

通常，当一颗恒星塌陷成黑洞或中子星时，这一事件就隐藏在前一颗超新星留下的气体和尘埃的外壳内。在这种情况下，材料比通常少了10倍。天文学家能够直接观察到事件的核心，称为“中心引擎”。

通常，超新星被稠密的喷出物云所包围。这是哈勃和斯皮策太空望远镜拍摄的超新星残骸仙后座A的图像。

马古蒂说：“一个‘灯泡’坐在爆炸的喷射物的深处，在正常的恒星爆炸中很难看到这一点。但是AT2018cow只有很少的喷射物质，这使我们可以直接观察中央引擎的辐射。“

从天文学上讲，AT2018cow也离我们很近，这使得它更容易研究。它只有2亿光年远，在矮星系CGCG 137-068中。

然而，由来自伦敦大学学院的天体物理学家保罗·库因（Paul Kuin）领导的另一组天文学家得出了不同的结论。他们认为AT2018cow是一颗在所谓的“潮汐破裂事件”中被撕裂的恒星。

潮汐破裂事件发生在一颗接近强大黑洞的恒星上。来自黑洞的引力把恒星撕裂成一股气体流。黑洞将气流的尾部抛出黑洞系统，但气流的前缘围绕黑洞旋转并最终与自身相撞。

NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的助理研究科学家艾米·连(Amy Lien)说，“我们从未见过像这样的东西，这是非常令人兴奋的。我们认为，一次潮汐破裂事件开始时产生了快速，非常不寻常的光线爆发。斯威夫特（地名）的多波长观测在接下来的几个月里逐渐消失，这是最好的解释。

第二组研究人员认为，被粉碎的恒星是一颗白矮星，与太阳最终形成的恒星类型相同。他们还计算了黑洞的大小，并得出结论，黑洞的质量将是太阳的10万到100万倍。这使它成为一个巨大的黑洞，在大小上与位于AT2018cow星系中心的黑洞相似。这将是非常不寻常的，但也不是不可能的。

伦敦大学学院(UCL)的天体物理学家保罗·库因说：“AT2018cow在很短的时间内产生了一大片碎片，粉碎一颗更大的恒星来产生像这样的云，将需要一个更大的黑洞，导致亮度增加较慢，碎片消耗的时间更长。”

  
本文选自：今日头条

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