天文學家開發了「預警系統」來實時觀察超新星在宇宙中爆炸

2022年10月15日10:42:03 科學 1127

當一個紅色超級巨星離爆炸只有幾個月的時候,這個系統會提醒天文學家。



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藝術家對Betelgeuse超新星的印象。

科學家們發現了一個線索,表明一顆恆星即將成為超新星。這一新發現可以幫助天文學家在其中一次宇宙爆炸發生之前用 「預警系統」提前發現,使科學家能夠實時觀察。

「有了這個預警系統,我們可以準備好實時觀察它們,將世界上最好的望遠鏡指向前體恆星,有了這個預警,科學家們可以看著他們在我們眼前被撕開。」研究的主要作者本傑明·戴維斯說。

研究發表在10月13日的《皇家天文學會月刊通知》上,模擬了紅色超級巨星在成為超新星前一年的樣子的數據。這樣的恆星在大小上膨脹,可以在II-P型超新星中自毀,或者在8到40到50個太陽質量之間的恆星中發生劇烈爆炸。模擬顯示,在爆炸發生之前,恆星周圍會形成一個環狀塵埃繭。

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「最近對超新星的研究表明,爆炸的恆星是嵌套在一個厚厚的物質繭中,大概是在它死之前從恆星中噴出的,我們不知道為什麼恆星會這樣做 -- 這是意料之中的,在它們死去大約一年前拍攝的恆星的圖像沒有任何不良反應。」 戴維斯,英國利物浦約翰摩爾大學的天體物理學家發表說。

該論文確定,在太陽質量的8到20倍之間的恆星,以及在最後的紅色超級巨星階段,在它們的最後幾個月經歷了戲劇性的變化。

這些恆星在它們死前的最後幾個月里,在可見光下突然變得微弱約100倍。這種變暗可能是由恆星周圍物質的突然積累引起的,這掩蓋了恆星的光線,儘管科學家不確定這是如何發生的。

戴維斯說: 「我們最好的選擇是核燃燒的後期觸發重力/壓力波傳播到地面」。科學家們之前曾推斷 這發生在最極端的超新星身上。「但是直到我們能看到它的發生,我們才知道。」

到目前為止,天文學家還沒有有機會實時觀看超新星爆炸。到目前為止最近的觀測是SN 2013fs,這是一顆紅色超級巨星在飛馬座中距地球約1.6億光年的螺旋星系NGC 7610中爆炸的超新星。它是在2013年10月被觀察到的,就在它的光到達地球三個小時後 。

戴維斯說: 「當你這麼早就看到超新星時,你會看到 '繭' 的外緣被猛烈的爆炸從內部照亮。」「通過不斷監測它,[天文學家] 能夠確定超新星超越繭的時間,從而確定它離恆星有多遠。」

因為密集的物質幾乎完全遮蔽了爆炸前的恆星,據該報稱,希望實時捕捉超新星的天文學家將需要望遠鏡來提醒他們注意一顆在光譜可見部分變暗約100倍的恆星。即將到來的維拉魯賓天文台 (VRO) 將於2023年上線,這將成為可能,其3.2千兆像素相機供電的全天空調查將每三個晚上尋找整個可見天空的微小變化。

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戴維斯說: 「VRO將能夠在大約1000萬光年內看到大約一半的紅色超級巨星,使我們能夠每隔幾天左右對它們進行監視。」「如果我們看到一個人突然開始急劇變暗,這可能表明超新星的倒計時已經開始。」

有了這些信息,天文學家將能夠將其他望遠鏡指向目標,以研究恆星被噴射和變形為其周圍繭的大氣的物理條件。

距離太陽系最近的紅色超級巨星是獵戶座的檳榔屬,在2020年2月,獵戶座被觀察到在從其表面大量噴射後,它已經失去了正常亮度的3分之2。然而,這種變暗並不是即將到來的超新星的結果。

戴維斯說: 「一顆 '超新星倒數' 的紅色超級巨星就像類固醇上的檳榔一樣。」。「它會變得更模糊,更快,可能在幾周內完全從視覺波長的視野中消失。」

夜空中的其他紅色超級巨星有包括距離天蠍座約555光年的安塔雷斯和距離約65光年的金牛座的阿爾德巴蘭。

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