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炫酷!那场重复百万次的宇宙年度焰火秀

发布时间:2019-02-27 10:24:16  作者:漫步宇宙  来源:漫步宇宙  阅读:94

    炫酷!那场重复百万次的宇宙年度焰火秀
      上图中GK Persei是一种典型的新星残骸。与从内部将恒星炸开的超新星爆发不同,新星爆发发生在白矮星的表面。在此之前,已观测到的最大新星残骸记录大约是3.5光年宽,但研究人员最近发现的M31N 2008-12a,是一个跨越400光年的新星残骸。
      X射线成像: NASA/CXC/RIKEN/D.Takei et al;
      可见光: NASA/STScI;
      射电成像(淡蓝色光晕): NRAO/VLA
      天文学家最近在仙女座大星系发现的这颗新星与众不同,已经持续爆发数百万年,且创造了观测史上最大的残骸。
      《自然》杂志上个月发表的这项新研究,不仅是首次在另一个星系中发现这种超级残骸,它还为探测可能大量存在的反复爆发恒星——再发新星——铺平了道路,而且这些发现还可能进一步完善宇宙演化史。
      双星共舞
      造成这片直径400光年广阔遗迹的,恰恰是最小的恒星之一:白矮星。这类恒星死亡后,其外层被吹走,只剩下致密的核心。
      但是对于M31N 2008-12a来说,始作俑者不是普通的白矮星,它还有一个华丽的舞伴(另一颗恒星)。
      当白矮星与其舞伴互相环绕运行时(双星系统),会夺取该恒星上未消耗的氢。待这些氢燃料到达白矮星表面时,在其强烈引力作用下,急剧压缩变热。最终,引发核聚变形成氦并释放大量能量,引起剧烈爆炸(参见太阳为什么没有瞬间爆掉),这种现象我们称之为新星。
      这种短暂的爆发会以约3%的光速向外喷射物质,导致白矮星亮度提高百万倍。对于M31N 2008-12a,随着时间的推移,反复的爆发在白矮星周围形成了巨大且不断扩大的气体和尘埃茧。
      研究数据表明,这个残骸甚至大过几乎所有已知的超新星爆发残余,而这都归功于持续百万年的高频率复发。
    炫酷!那场重复百万次的宇宙年度焰火秀
      M31N 2008-12a 新星残骸,尺寸约450x300光年。
      M. J. Darnley et al. (Nature volume 565, pages 460–463 (2019))
      一切还将继续
      尺寸巨大,并不是M31N 2008-12a唯一桂冠,每年至少一次的超高爆发频率也使得它独占鳌头。“当我们发现M31N 2008-12a每年都爆发时,大家都非常惊讶,”Allen Shafter(圣地亚哥州立大学的共同作者)在新闻发布会上说。其他已知再发新星,最高频率也不过十年一次。
      虽然这场年度烟花秀已经持续数百万年,但专家预测它终有停止之日。一旦白矮星超过钱德拉塞卡极限(白矮星的最高质量,约为太阳质量的1.44倍), 它将无可挽回地炸裂成超新星,或坍缩成中子星。
      根据现有理论,接近钱德拉塞卡极限的白矮星会经常发生新星爆发,生成巨大的残骸。这也说明M31N 2008-12a正在为超新星爆发积聚能量。当然,你我是等不到这场终极烟花秀,只能“家祭无忘告乃翁”了。
      未来4万年内,答案就会揭晓。无论观测到是Ia型超新星还是中子星,科学家们都会清楚这颗白矮星的构成。
      如果再能观测到更多的巨型新星残骸,或许将有助于科学家们进一步研究Ia型超新星。超新星作为宇宙观测的标准烛光,具有精确可预测的亮度,但其形成过程一直没有完全揭秘。进一步了解超新星,或许将有助于揭秘宇宙的发展演变历史。
      对于M31N 2008-12a,科学家们急需解决的问题是,超新星爆发前如此巨大的残骸到底是独树一帜,还是会层见迭出呢。如果是后者,寻找超新星就有了更多的线索,科学家们得以设计更好的探测器去寻找更多这种类型的超新星。
    炫酷!那场重复百万次的宇宙年度焰火秀
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