预警不是定时炸弹
超新星预警!天文学家发现了一种预测恒星爆炸死亡的方法
超新星会留下引人注目的气泡。
(图片来源:x射线: (美国)国家航空和航天局;/中央控制中心/麻省理工学院/L﹒洛佩兹等;红外线:帕;广播: 自然科学基金/国家无线电天文台/综合孔径射电望远镜)
预测一颗巨星什么情况下会因灾难性的超新星爆炸而消亡,不是值得庆幸吗?天文学家已经做到了。如果一颗巨大的红星被厚厚的物质包裹着,请注意——这颗恒星很可能在几年内爆炸。
当一颗大质量恒星接近其生命的尽头时,它会经历几个剧烈的阶段。在恒星核心深处,它从融合氢转变为融合较重的元素,从氦再上升到碳、氧、镁和硅。在链条的终端,恒星到达核心形成铁。因为铁会消耗能量,而不是释放能量,意味着恒星逐渐终结,在不到十几分钟的时间里,它在一场被称为超新星的奇妙爆炸中翻转。
但是,对于恒星内部发生的所有骚动,从外部来看,很难确定发生了什么。在它们生命的末期,这些巨大的恒星会膨胀到极点,变得非常明亮——比太阳亮数万倍。但由于恒星的表面非常膨胀,它们的外部温度实际上会下降,使它们看起来像红巨星。
这种近端恒星最著名的例子是猎户座。如果它被放置在我们的太阳系内,这颗质量只有太阳11倍的恒星将延伸到木星轨道。它现在随时都会成为超新星,但对于天文学家来说,“任何一天”都可能发生在一百万年后。尽管我们知道这类恒星最终会在超新星中引爆,但没有比这更精确的估计了。或者,至少,过去是这样。
定时炸弹
现在,有天文学家团队开发了一种方法来发现可能在几年内消失的超新星。他们的研究结果在预印本数据库arXiv上发表,并刊登在《皇家天文学会月报》。
他们专门研究了几十种II-P型的独特超新星。与其他超新星相比,这些最初爆发后很长一段时间依然保持明亮。
在一些例子中,天文学家回顾了旧的星表,发现了恒星爆炸前的图像,它们似乎都是像猎户座这样的红超巨星。这清楚地表明,这类恒星是超新星的候选者,随时可能爆炸。
产生这类超新星的恒星被认为在爆炸前有密集的物质包裹。这些物质的密度比猎户座周围测量到的要大几个数量级。正是这种材料从最初的冲击波中变热,导致亮度保留;在爆炸的第一个迹象出现后,周围还有更多的东西可以持续发光。
这种致密的物质也使这种超新星比暴露在外的表亲更快地可见。当爆炸最初发生时,冲击波撞击恒星周围的物质,导致冲击波在穿过时失去蒸汽。虽然最初超新星的能量足以释放高能辐射,如X射线和伽马射线,但在冲击波和周围物质混合后,释放的辐射是光学波长的。
因此,恒星周围这些致密的物质覆盖层似乎也预示着超新星即将发生。
超级茧
但是,形成这种材料需要多长时间?研究人员研究了两个模型。在一个模型中,这颗恒星从其表面吹出高速风,在几十年的时间里,这些风慢慢地分离出它自己的碎片,并将其分散开来,形成了裹尸布。在第二个模型中,这颗恒星在超新星爆发前发生了剧烈的爆炸,在不到一年的时间里,将质量高达太阳十分之一的气体送入轨道。
然后,研究人员模拟了所有这些物质将如何影响我们对恒星的图像。在任何一种情况下,一旦恒星形成了它的护罩,它都会被严重遮挡,这是我们目前的成像技术所能检测到的。
因为我们有一些超新星爆发前不到10年拍摄的直接图像,天文学家得出结论,缓慢而稳定的模型是行不通的。否则,这颗恒星就会被遮住。
所有这些都意味着,一旦一颗超巨星在自己周围形成了一层厚厚的物质,它很可能在几年内成为超新星。因此,如果你碰巧在宇宙中旅行,遇到了这种确切的情况,请考虑自我预警。
BY:Paul Sutter
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选文:天文志愿文章组-
翻译:天文志愿文章组- jane
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自:https://www.space.com/supernova-warning-system-star-explosions
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