科學(xué)家們首次觀察到恒星和黑洞之間“缺失的環(huán)節(jié)”

在宏偉的第一次中，我們終于有了產(chǎn)生中子星的恒星過(guò)程的直接觀測(cè)證據(jù)，并且黑洞.

從附近星系中爆炸的超新星中，天文學(xué)家觀察到具有這種致密物體特征的東西的出現(xiàn)。目前尚不清楚是哪種，中子星或黑洞，但這一發(fā)現(xiàn)最終證實(shí)了大質(zhì)量恒星的核心坍縮產(chǎn)生了宇宙中最密集的物體，在恒星物質(zhì)的壯觀爆炸中。

恒星質(zhì)量的黑洞和中子星被認(rèn)為是類似過(guò)程的結(jié)果。

在其壽命的盡頭，一顆恒星耗盡了維持聚變所需的燃料，這是讓它保持燃燒的過(guò)程。有一系列有些復(fù)雜的事件，但最終，這顆恒星會(huì)噴射出它的外部物質(zhì);核心不再受到聚變向外壓力的支撐，在重力作用下坍縮，成為一個(gè)超致密的物體（對(duì)于最多星星，無(wú)論如何）。

該物體的性質(zhì)取決于它的質(zhì)量。小于八個(gè)太陽(yáng)的恒星會(huì)產(chǎn)生一顆白矮星，這是太陽(yáng)本身的最終預(yù)測(cè)命運(yùn)。

如果前體恒星的質(zhì)量大約是太陽(yáng)質(zhì)量的8到30倍，那么核心就會(huì)坍縮成一顆中子星，質(zhì)量約為2.3個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。

質(zhì)量最大的恒星，超過(guò)30個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星，成為恒星質(zhì)量的黑洞。

然而，我們對(duì)這一過(guò)程的理解很大程度上是基于對(duì)后果的觀察。例如，銀河系中的中子星從它們出生的超新星爆炸的殘余物中發(fā)光，例如著名的螃蟹脈沖星（下文），或Vela 脈沖星（一脈沖星是中子星的一種）。

我們還沒(méi)有在銀河系中看到過(guò)超新星幾個(gè)世紀(jì)以來(lái).即使我們有，我們也可能看不到剩下的東西。最近最接近的超新星，我們看到的一顆恒星1987年在大麥哲倫星云中爆炸，中心有太多的塵埃，以至于我們看不到推測(cè)在里面的核心殘余物。更不用說(shuō)觀察數(shù)百萬(wàn)光年外的超新星結(jié)果的挑戰(zhàn)了。

或者我們是這么想的。超新星SN 2022jli于去年首次被發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)名為NGC 157的螺旋星系中爆炸，距離地球僅7500萬(wàn)光年。由于我們對(duì)這一過(guò)程知之甚少，科學(xué)家們立即被吸引住了，將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向NGC 157，觀察超新星在隨后的幾天、幾周和幾個(gè)月內(nèi)變亮、達(dá)到峰值和消退。

這通常是一個(gè)平滑的過(guò)程，導(dǎo)致褪色的光線曲線幾乎是一條均勻的線。

但是 SN 2022jli 做了一件非常奇怪的事情。在達(dá)到頂峰之后，它并沒(méi)有均勻地褪色，而是亮度會(huì)周期性地變化。在科學(xué)家追蹤它的200天里，每12.4天，這顆超新星就會(huì)變亮，但會(huì)逐漸變暗。

“這是第一次，”貝爾法斯特女王大學(xué)的天體物理學(xué)家托馬斯·摩爾（Thomas Moore）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)寫(xiě)道。去年發(fā)表的一篇論文，“在超新星光曲線中，已經(jīng)檢測(cè)到了在許多周期中重復(fù)的周期性振蕩。

現(xiàn)在，由以色列魏茨曼科學(xué)研究所的天體物理學(xué)家陳平領(lǐng)導(dǎo)的第二個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到了原因。

天文學(xué)家認(rèn)為，大多數(shù)恒星都不是孤獨(dú)的，而是有伴星的。SN 2022jli恒星可能也有一個(gè)雙星伴星——一顆在超新星中幸存下來(lái)的伴星，并與現(xiàn)在爆炸的物體一起留在軌道上。

Chen和他的同事們?cè)诔滦前l(fā)生的地方發(fā)現(xiàn)了伽馬輻射的爆發(fā)和氫的運(yùn)動(dòng)。他們的分析發(fā)現(xiàn)，亮度的變化可能是由SN 2022jli殘骸和伴星之間的相互作用引起的。當(dāng)SN 2022jli噴射出其外部物質(zhì)時(shí)，它用氫氣膨脹了伴星。

在爆炸之后，這兩個(gè)物體的軌道將致密的核心殘余物帶入同伴的蓬松大氣層，在那里它吞噬了一堆氫氣。當(dāng)這些氫氣落到殘余物上時(shí)，它會(huì)升溫，產(chǎn)生輝光。

研究人員不知道該物體是黑洞還是中子星。但他們相信這是其中之一。這意味著SN 2022jli是天文學(xué)家能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)到致密物體出現(xiàn)的第一顆超新星。

這是數(shù)十年觀察、分析和理論的結(jié)晶。從這一點(diǎn)上看，我們對(duì)黑洞和中子星的了解只會(huì)越來(lái)越強(qiáng)。

“我們的研究就像通過(guò)收集所有可能的證據(jù)來(lái)解決一個(gè)難題，”陳 說(shuō).“所有這些排列的碎片都通向真相。”

該研究已發(fā)表在自然界.

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