天文学家发现超新星引发黑洞或中子星的直接联系

魏洋1

这位艺术家的印象是基于两个天文学家小组用欧洲南方天文台的超大型望远镜(VLT)和欧洲南方天文台的新技术望远镜(NTT)看到的超新星爆炸的余波。观测到的超新星SN 2022jli发生在一颗大质量恒星在剧烈爆炸中死亡，留下一个致密物体——中子星或黑洞。然而，这颗垂死的恒星有一个伴星，它能够在这场暴力事件中幸存下来。致密天体和它的同伴之间的周期性相互作用在数据中留下了周期性信号，这表明超新星爆炸确实产生了致密天体。贷方:ESO/l . calada

（化石网）据ESO：天文学家发现了大质量恒星的爆炸死亡与宇宙中最致密和最神秘的物体——黑洞和中子星——的形成之间的直接联系。在欧洲南方天文台的甚大望远镜(欧洲南方天文台的VLT)和欧洲南方天文台的新技术望远镜(NTT)的帮助下，两个团队能够观察附近星系中超新星爆炸的后果，为它留下的神秘致密物体找到证据。

当大质量恒星到达其生命的尽头时，它们会在自身重力的作用下迅速坍缩，从而引发一场被称为超新星的剧烈爆炸。天文学家认为，在爆炸的所有兴奋之后，剩下的是恒星的超致密核心，或致密残余。根据恒星的质量，致密的残余物要么是中子星——一种密度如此之大，以至于一茶匙的物质在地球上的重量约为一万亿公斤的物体——要么是黑洞——一种任何东西，甚至是光，都无法逃离的物体。

天文学家已经发现了暗示这一系列事件的许多线索，例如在蟹状星云中发现了一颗中子星，蟹状星云是近一千年前恒星爆炸时留下的气体云。但是他们以前从未见过这一过程实时发生，这意味着超新星留下致密残余物的直接证据仍然难以捉摸。

“在我们的工作中，我们建立了这样的直接联系，”以色列魏茨曼科学研究所的研究员陈平说，他是1月10日发表在《自然》杂志上的一项研究的第一作者，该研究在美国新奥尔良举行的第243届美国天文学会会议上发表

研究人员的幸运突破发生在2022年5月，当时南非业余天文学家Berto Monard在附近星系NGC 157的旋臂中发现了超新星SN 2022jli，距离我们7500万光年。两个独立的团队将注意力转向这次爆炸的余波，发现它有一个独特的行为。

爆炸后，大多数超新星的亮度只是随着时间的推移而逐渐消失；天文学家看到爆炸的“光变曲线”平稳地逐渐下降。但是SN 2022jli的行为非常奇特:随着整体亮度的下降，它并没有那么平滑，而是每12天左右上下振荡一次。

“在SN 2022jli的数据中，我们看到了一系列重复的变亮和变暗，”北爱尔兰贝尔法斯特女王大学的博士生托马斯·摩尔说，他领导了一项关于这颗超新星的研究，该研究于去年年底发表在《天体物理学杂志》上。“这是第一次在超新星光变曲线中检测到多次重复的周期性振荡，”摩尔在他的论文中指出。

Moore和Chen团队都认为SN 2022jli系统中不止一颗恒星的存在可以解释这种行为。事实上，在所谓的双星系统中，大质量恒星与伴星在轨道上并不罕见，导致SN 2022jli的恒星也不例外。然而，这个系统值得注意的是，伴星似乎在它的伙伴暴毙后幸存了下来，这两个物体，致密残余物和伴星，很可能保持着彼此的轨道运行。

摩尔团队收集的数据，包括ESO的NTT在智利阿塔卡马沙漠的观察，并不允许他们准确地确定这两个物体之间的相互作用如何导致光曲线的高潮和低谷。但是陈团队有额外的观察。他们发现了摩尔团队探测到的系统可见亮度的相同规律波动，他们还发现了系统中氢气的周期性运动和伽马射线的爆发。他们的观测之所以成为可能，要感谢地面和太空中的一系列仪器，包括同样位于智利的欧洲南方天文台VLT上的X-shooter。

将所有线索放在一起，两个团队普遍认为，当伴星与超新星爆炸时抛出的物质相互作用时，其富含氢的大气层变得比平时更加膨胀。然后，当爆炸后留下的致密物体在其轨道上快速穿过同伴的大气层时，它会窃取氢气，在其周围形成一个热的物质盘。这种周期性的物质窃取或吸积释放了大量的能量，这些能量在观测中被作为亮度的规则变化而获得。

尽管这些团队无法观察到来自致密天体本身的光，但他们得出结论，这种能量窃取只能是由于一颗看不见的中子星，或者可能是一个黑洞，从伴星的蓬松大气中吸引物质。“我们的研究就像通过收集所有可能的证据来解决一个难题，”陈说。"所有这些线索都指向真相."

随着黑洞或中子星的存在得到证实，关于这个神秘的系统仍然有很多问题需要解开，包括致密天体的确切性质或这个双星系统的最终结果。下一代望远镜，如计划在本十年晚些时候开始运行的ESO超大型望远镜，将有助于这一点，使天文学家能够揭示这一独特系统的前所未有的细节。