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发现一种新型超新星:中子星或黑洞碰撞恒星,残余撞击伴星引发爆炸

时间:2023-08-05来源:网络作者:小白

这张想象图展示了一个致密物体(黑洞或中子星)占据其大质量伴星核心的场景。致密天体的快速吸积导致其形成了吸积盘,并以接近光速的速度发射了一对喷流。这些喷流穿过了这


这张想象图展示了一个致密物体(黑洞或中子星)占据其大质量伴星核心的场景。致密天体的快速吸积导致其形成了吸积盘,并以接近光速的速度发射了一对喷流。这些喷流穿过了这颗伴星,由于其释放出的巨大能量,这颗伴星即将爆发成超新星。在接下来的几年里,爆炸的恒星物质将穿过一个密集的恒星物质环面。这个致密的天体在过去几个世纪里一直向伴星内核喷射恒星物质,产生了明亮的无线电余辉


帆叶网据新浪科技:在一项新研究中,天文学家发现了死亡恒星撞击活跃恒星引发爆炸的证据,这可能意味着宇宙中存在一种新型的超新星。超新星是恒星死亡时经历的剧烈爆炸。这种爆炸极其明亮,可以在短时间内照亮其所在的整个星系,并可能持续几周至几个月,甚至数年之后才会逐渐衰减。


几十年来,研究人员已经了解到,宇宙中存在着两种主要的超新星类型。一类是质量在10倍太阳质量以上的大型恒星,当它们的核心燃烧完所有燃料时,会在其中心坍缩,导致外层爆炸,留下中子星或黑洞等恒星残骸。另一类是质量不到8倍太阳质量的恒星,它们会随着时间的推移而燃烧殆尽,留下被称为白矮星的致密核心;一颗简并的白矮星可以通过吸积从伴星那里获得燃料,提高核心的温度,最终触发失控的热核爆炸,在爆炸中将恒星完全摧毁。


不过,科学家认为宇宙还可能存在其他类型的超新星。举例来说,大多数质量超过8倍太阳质量的恒星都是在邻近伴星的轨道上诞生的。在这些双星系统中,较重的成员有可能首先以超新星的形式死亡,留下中子星或黑洞;理论上,这些中子星或黑洞能以螺旋的方式向伴星靠近,最终发生碰撞,从而引发超新星。


现在,天文学家可能已经发现了这种由合并引发的伴星内核坍塌,最终形成超新星的证据。在9月2日的《科学》(Science)杂志网络版上,研究人员详细介绍了他们的发现,这是一个新的超新星类型,我们取得了首次发现。


利用甚大天线阵巡天项目(VLASS)的数据,研究人员发现了2017年发生的一次极其明亮的无线电波耀斑事件,其编号为“VT J121001+4959647”。甚大天线阵巡天项目通过扫描夜空来寻找明亮的无线电爆发事件。Dillon Dong表示,这次爆发并没有出现在早期的射电调查中,它是“迄今为止探测到的无线电辐射最明亮的超新星”。


通过后续的无线电和光学分析,研究人员发现,该无线电耀斑来自一颗被浓厚气体外壳包围的恒星。这层气体物质很可能是在无线电信号发射之前的几个世纪就从恒星中喷射出来了。


这颗恒星的前身经历了一次导致其质量损失的爆炸,从其大气中喷射出的质量超过了该恒星本身的质量。研究人员认为,当这颗恒星以超新星的形式爆炸时,随之发生了射电暴,爆炸产生的碎片撞击到周围的气体外壳,产生了无线电耀斑。


研究人员随后检查了之前的X射线数据。他们发现,2014年,在与VT J121001+4959647相同的地方出现了X射线喷流。他们认为,这些喷流发生在恒星变成超新星的过程中,残留的死亡恒星将气体从伴星上撕裂下来,形成了一个致密的气体外壳。这种明亮的无线电辉光是在这颗死去的恒星——以中子星或黑洞的形式——撞击它幸存同伴后产生的。


随着中子星或黑洞螺旋式靠近,它将撕开恒星的大部分大气层,并将其喷射到很远的地方,如果它到达该恒星的核心,理论上它可以破坏核聚变,触发超新星爆炸,并发射我们所观察到的喷流。


目前,研究人员现在计划进一步监测VT J121001+4959647,以更多地了解大质量双星系统如何相互旋转,这是很难用计算机模拟的,这样的系统或许能让我们最清楚理解两颗恒星合并时发生的物理现象。


当然,更多的发现可能还有待研究人员进一步探索。过去十年,天文学中最令人兴奋的发现之一是,大多数大质量恒星诞生于双星系统、三星系统、四星系统等等,其中大多数恒星的距离非常近,在恒星的生命周期中有强烈的相互作用。以前,天文学家孤立地模拟了这些恒星,现在我们意识到,这些恒星之间的相互作用能产生一系列丰富的现象,很值得探索,由合并引发的超新星爆炸可能只是冰山一角。随着下一代巡天调查和理论天体物理学的新发展,我们可能会发现,恒星会以各种意想不到的方式运行。

ALMA 观测行星形成的尘埃遗址

PDS 70的伪彩色合成图像。左面板显示了之前在0.87毫米处的ALMA观测结果,右面板显示了3毫米处的新ALMA观测值。合成图像将毫米/亚毫米连续图像与ALMA(红色)、W.M.Keck天文台的红外连续图像(绿色)和VLT拍摄的氢发射线的光学图像(蓝色)相结合。图像显示,ALMA观测到的尘埃排放在Keck和VLT探测到的行星外形成了环状结构。在3毫米的波长处,可以明显看到粉尘排放集中在西北方向(图像的右上角)。来源:uux.cn/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO),W.M.Keck天文台,VLT(ESO),K.Doi(MPIA)(神秘的地球uux.cn)据ALMA望远镜:阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)通过在刚刚形成的行星轨道外检测到高浓度的尘埃颗粒(一种行星形成材料),成功地观测到了行星形成的地点。由Kiyoaki Doi领导的一个国际研究小组,当时是日本国家天文台(NAOJ)/高级研究生大学SOKENDAI的博士生,目前是马克斯·普朗克天文学研究所的博士后,用ALMA对一颗名为PDS 70的年轻恒星周围的原行星盘进行了3毫米波长的高分辨率观测。该天体拥有两颗已知的行星,新的ALMA观测揭示了行星轨道外尘埃颗粒的局部积聚。这一发现表明,已经形成的行星为行星积累了物质,并促进了下一颗行星的潜在形成。这项工作有助于揭示由多个行星组成的行星系统的形成过程,如太阳系。这篇题为“ALMA波段3观测揭示的PDS 70盘的不对称尘埃积聚”的文章已被《天体物理学杂志快报》接受发表。它可以在arXiv预印本服务器上找到。迄今为止,已经在太阳系内外发现了5000多颗行星。在某些情况下,它们组成了由多个行星组成的行星系统。这些行星被认为起源于围绕年轻恒星的原行星盘中的微米级尘埃颗粒。然而,这些尘埃颗粒是如何在局部积累并导致行星系统形成的,目前尚不清楚。PDS 70是唯一已知的在原行星盘内具有已形成行星的天体,这一点已通过光学和红外观测得到证实。揭示该天体中尘埃颗粒的分布将有助于深入了解已经形成的行星如何与周围的原行星盘相互作用,并可能影响随后的行星形成。之前对0.87毫米ALMA的观测揭示了行星轨道外尘埃颗粒的环形排放。然而,发射源可能在光学上很厚(不透明,近侧的灰尘颗粒会遮挡后面的灰尘颗粒),观察到的发射分布可能无法准确反映灰尘颗粒的分布。由Kiyoaki Doi领导的研究人员使用ALMA在3mm波长下对PDS 70周围的原行星盘进行了高分辨率观测。3mm处的观测值在光学上更薄(更透明),从而更可靠地提供了尘埃颗粒的分布。3毫米的新观测结果显示,与之前的0.87毫米观测结果不同,尘埃排放集中在行星外尘埃环内的特定方向。这表明,尘埃颗粒是行星的组成部分,在狭窄的区域积聚并形成局部团块。行星外的尘埃团表明,已经形成的行星与周围的星盘相互作用,将尘埃颗粒集中在轨道外缘的一个狭窄区域。这些聚集的尘埃颗粒被认为会生长成一颗新行星。行星系统的形成,就像太阳系一样,可以通过重复这个过程从内到外依次形成行星来解释。这项工作通过观测捕捉了已经形成的行星如何与周围环境相互作用并触发下一颗行星的形成,有助于我们理解行星系统的形成。领导这项工作的Kiyoaki Doi说:“天体由多个组件组成,每个组件都发射不同波长的辐射。因此,在多个波长下观察同一物体可以提供对目标的独特视角。“在PDS 70中,行星是在光学和红外波长下发现的,而原行星盘是在毫米波长下观察到的。这项工作表明,即使在ALMA的观测波长范围内,星盘也表现出不同的形态。“这突显了跨不同波长观测的重要性,包括使用ALMA进行多波长观测。使用不同望远镜在不同观测设置下观测目标的多个组成部分对于全面了解整个系统是必要的。”

TESS发现土星大小的系外行星TOI

TOI-4994在30(上)、10(中)和2(下)分钟节奏下的TESS光曲线,结合了6个不同的扇区。来源:uux.cn/Rodriguez等人,2024。(神秘的地球uux.cn)据美国物理学家组织网(Tomasz Nowakowski):利用美国国家航空航天局的凌日系外行星勘测卫星(TESS),一个国际天文学家团队探测到一颗围绕一颗遥远恒星运行的新系外行星。这个新发现的外星世界被命名为TOI-4994b,它很温暖,比土星稍小。这一发现发表在12月3日预打印服务器arXiv上的一篇研究论文中。迄今为止,TESS已经确定了7300多颗候选系外行星(TESS感兴趣的天体,或TOI),其中571颗已被确认。自2018年4月发射以来,该卫星一直在对太阳附近约20万颗最亮的恒星进行调查,目的是寻找凌日系外行星,从小型岩石世界到气态巨星。现在,由马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理中心(CfA)的Romy Rodriguez领导的一组天文学家证实了TESS监测到的另一个TOI。他们在TOI-4994的光曲线中发现了一个凌日信号,这是一颗与太阳大小和质量相当的G型恒星,距离约1079光年。该信号的行星性质得到了使用地面望远镜(包括Las Cumbres天文台全球望远镜(LCOGT))的后续观测的证实。研究人员解释说:“在TESS的第12区首次检测到一个周期为21.5天的凌日信号,随后通过地面的后续光度测定得到了证实。”。这颗新发现的行星的半径约为0.76木星半径,其质量估计为0.28木星质量,其密度与土星相似,为0.78 g/cm3。TOI-4994b每21.5天绕其宿主运行一次,距离宿主0.15天文单位,其平衡温度约为717.6 K。因此,TOI-4994b的性质与土星相似,可以归类为温暖的土星系外行星。一般来说,已知的温暖土星的数量仍然相对较少,因为迄今为止发现的这类行星不到20颗,这使得TOI-4994 b成为该样本的有价值的补充。该论文的作者指出,TOI-4994 b的性质也表明,其历史是由行星间的散射和可能的合并形成的。然而,为了证实这一点,还需要进一步的观察。他们补充说,这颗行星是后续恒星倾角测量的良好候选者。当谈到母恒星TOI-4994(也称为TIC 277128619)时,它的半径约为1.05太阳半径,而它的质量与太阳相当。这颗恒星估计有63亿年的历史,有效温度为5640 K,金属丰度为0.165 dex。
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